[发明专利]一种基于氧化铂合金的钽类化合物电催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种基于氧化铂合金的钽类化合物电催化剂及其制备方法和应用，所述基于氧化铂合金的钽类化合物电催化剂包括钽类化合物和负载在钽类化合物上的氧化铂‑非贵金属氧化物，所述钽类化合物为氧化钽、氮化钽、氮氧化钽中的一种或两种以上混合物，非贵金属为铁、钴、镍、铜、锰、锌中的至少一种金属元素；所述钽类化合物电催化剂中，氧化铂‑非贵金属氧化物的负载量为8%~12%。本发明通过简便且成本较低的方法合成出新颖的氧化铂合金负载钽类化合物电催化剂，在电解水生产臭氧的线性扫描伏安测试中，本发明的基于氧化铂合金的钽类化合物电催化剂的电流密度优于传统的PbO₂，有良好的应用前景。

主权项

1.一种基于氧化铂合金的钽类化合物电催化剂，其特征在于包括钽类化合物和负载在钽类化合物上的铂‑非贵金属复合氧化物，所述钽类化合物为氮化钽、氮氧化钽中的一种或两种混合物，非贵金属为铁、钴、镍、铜、锰、锌中的至少一种金属元素；铂‑非贵金属复合氧化物与钽类化合物的质量比为0.08~0.12 : 1；所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）取钽粉置于马弗炉中，于空气气氛下焙烧，得到白色粉末，即为氧化钽；2）将步骤1）所得氧化钽和氯化钠、氟化钠混合，所得固体混合物中加入少量乙醇溶剂，乙醇溶剂将固体混合物表面润湿，进行充分研磨，然后置于马弗炉中于450‑650℃下煅烧2‑5 h；3）将步骤2）煅烧后的产物置于管式炉内，在氨气气氛下焙烧，得到钽类化合物，然后用去离子水洗涤，干燥，干燥后的固体和铂盐、非贵金属盐以及去离子水一并加入到水热釜中，于100‑150℃下水热反应4‑24 h，反应结束后冷却至室温，再静置沉淀，取出沉淀物依次经水和乙醇洗涤，干燥，得到氧化铂负载钽类化合物电催化剂粗品；4）将步骤3）得到的氧化铂负载钽类化合物电催化剂粗品，置于等离子体反应炉中，抽真空条件下通入高纯气体并形成等离子体气氛，真空度为30‑100 Pa，在等离子体电压功率为100‑300 W，反应温度为30‑200℃，活化反应0.2‑2 h后，得到所述的基于氧化铂合金的钽类化合物电催化剂；其中，高纯气体为纯度99%以上的氩气或氮气。