[发明专利]一种PtCo/CNT催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种PtCo/CNT催化剂及其制备方法与应用。本发明公开了一种PtCo/CNT催化剂，该催化剂具有包括：碳纳米管CNT和负载在所述碳纳米管上的PtCo合金纳米颗粒；所述PtCo合金纳米颗粒具有孔道结构。该催化剂中的非贵金属钴原子的掺杂活化了了铂原子，保证最大的铂原子的利用率；PtCo合金纳米颗粒在碳纳米管上分散性良好，极大的提高了催化剂的比表面积，增加了活性位点数量。本发明提供的PtCo/CNT催化剂的稳定性好，析氢反应性能好，且析氢反应速度快。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种PtCo/CNT催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

目前，铂具有良好的活性和稳定性，铂作为电催化剂在许多电催化反应中表现尤为突出，如析氢反应、氧还原反应、乙醇/甲醇氧化反应等。然而，纯铂催化剂的催化能受到诸多因素的限制，如活性中心不足等。且铂属于稀缺的贵金属元素，高昂成本限制了铂纳米材料的实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种PtCo/CNT催化剂及其制备方法与应用，该催化剂掺杂了非贵金属，成本降低，且该催化剂稳定性好，析氢反应催化活性高。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种PtCo/CNT催化剂，包括：碳纳米管CNT和负载在所述碳纳米管上的PtCo合金纳米颗粒；

所述PtCo合金纳米颗粒具有孔道结构。

本发明提供的PtCo/CNT催化剂中PtCo合金纳米颗粒具有孔道结构，从而提高了催化剂的比表面积；将PtCo合金纳米颗粒负载在碳纳米管上，使得纳米颗粒分散性良好，进一步提高了催化剂的比表面积，增加了活性位点数量。

本发明中，所述PtCo合金纳米颗粒的粒径为20-80nm。

本发明中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管；

所述多壁碳纳米管的壁宽为15-20nm，长度为5-6μm。

本发明中，所述PtCo/CNT催化剂中Pt、Co和碳纳米管CNT的质量含量分别为15～20％、0.5～1％、75～85％，优选为18.7％、0.89％、80.41％。

本发明还提供了一种PtCo/CNT催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将表面活性剂溶液、钴源溶液和铂源溶液进行混合，然后加入碳纳米管进行混合，再加入还原剂进行反应，得到PtCo/CNT催化剂。

本发明使用一锅法合成Au@PtCo/CNT催化剂，且在合成过程中不使用任何有机溶剂，纳米颗粒分散良好，合成过程简单、安全、无毒；本发明制备过程中，在金核形成之前加入碳纳米管，可以形成高分散、小尺寸的金属纳米粒子。

本发明中，所述钴源为CoCl₂·6H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O和 Co(NO₃)₂·6H₂O中的一种或两种以上；

所述钴源溶液的浓度为0.05～0.1mol/L，优选为0.0795mol/L；

所述铂源为H₂PtCl₆·6H₂O、PtCl₄和Pt(acac)₂中的一种或两种以上；

所述铂源溶液的浓度为0.01～0.05mol/L，优选为0.0265mol/L。