[发明专利]一种低负载量Pt/C催化剂氢气扩散阳极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于锌电沉积的低负载量Pt/C催化剂，其特征在于，在碱刻蚀的炭载体上用浸渍-热还原的方法负载催化剂铂纳米颗粒，通过如下方法制备得到：

1) 将BP-2000纳米炭与强碱按10：1~1：10质量比混合研磨，将混合粉末在惰性气氛下加热到反应温度200~1000℃并保温0.1~10 h；

2) 将步骤1)得到的产物水洗至中性，在10~100°C下干燥1 ~ 24 h得到炭载体；

3) 将步骤2)得到的炭载体10~2000 mg与葡萄糖酸钠1~2000 mg和0.01-0.1 M的氯铂酸溶液0.1~100 mL在10~1000 mL水中混合，搅拌0.1-100 h，混合溶液抽滤干燥后，将粉末在惰性气氛下加热到100~1000°C并保温0.1~10 h，得低负载量Pt/C催化剂材料；

其中所述的铂纳米颗粒的粒径为0.1~50 nm，铂负载量为0.1~4.9 wt%；所述的碱刻蚀的炭载体的比表面积为100~5000 m² g⁻¹，孔容为0.1~10cm³ g⁻¹，微孔容为0.01~5 cm³ g⁻¹。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的强碱选自KOH、NaOH、LiOH中的一种或几种，BP-2000纳米炭与碱质量比5：1~5：3。

3.一种氢气扩散阳极，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

1) 催化层浆料的制备

将权利要求1或2所述的低负载量Pt/C催化剂1~1000mg和曲拉通0.1~100 mL、异丙醇0.1~100 mL混合超声1-100 min并搅拌30-60 min，随后加入聚四氟乙烯 0.1~100 mL，再次均匀搅拌10~30 min，得到催化层浆料；

2) 氢气扩散阳极的制备

将步骤1)得到的催化层浆料刮涂在碳布上，在0.1~10 t的压力下冷压，将冷压后的电极在空气中煅烧，煅烧温度为40~290°C，保温0.1~24 h；将煅烧后的电极在0.1~10t的压力下热压，热压温度为300~400°C，得到氢气扩散阳极。

4.根据权利要求3所述的氢气扩散阳极，其特征在于，所述的低负载量Pt/C催化剂加入量为200~800 mg，曲拉通加入量为0.5~20 mL，异丙醇加入量为1~30 mL，聚四氟乙烯加入量为0.5~10 mL。

5.根据权利要求3或4所述的氢气扩散阳极在电积锌中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

1) 将氢气扩散阳极安装于电解槽，电解槽包含液体室和气体室，氢气扩散阳极安装于气体室和液体室之间；

2) 将硫酸和硫酸锌的混合溶液置于电解槽液体室内做电解液，并向气体室中通入氢气；

3) 用直流电源向阴极、阳极通电，进行电解，阴极得到沉积锌。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所采用电解槽具有气体室、集流体、电极、液体室，电积过程中在液体室施加搅拌；硫酸浓度为110~190 g/L，硫酸锌浓度为40~70 g/L，电极间距为2~50 cm；电流密度为10~5000 A/m²。