一种碳载铂锌纳米合金催化剂及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种碳载铂锌纳米合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：（1）将碳载体、铂化合物和锌化合物在分散液中混合后干燥，然后在还原性气氛中300~500℃还原，得到催化剂前驱体；（2）将步骤（1）所述催化剂前驱体进行电化学去合金化，得到所述碳载铂锌纳米合金催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述铂化合物和锌化合物的摩尔比为1:(0.1~2)；所述铂化合物中的铂和碳载体的质量比为1:(2.5~100)；所述碳载体与分散液的质量体积比为1:(0.1~2)mg/ml。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述碳载体包括vxc
‑
72型炭黑、石墨烯、碳纳米管或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述混合按照下述方式进行：将碳载体加入到分散液中，超声分散均匀后加入铂化合物和锌化合物，再次进行超声分散。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述还原的温度为350~450℃；步骤（1）所述还原的时间为1~6h；步骤（1）所述还原性气氛中的气体为氢气和氩气，所述氢气和氩气的体积比为1:(1~20)。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述电化学去合金化按照下述方式进行：将步骤（1）所述催化剂前驱体和溶剂混合，得到浆料，将浆料滴涂于工作电极上，进行电势扫描；所述电势扫描的电势范围为
‑
0.214~0.936v；所述电势扫描的扫描速率为50~500mv/s；所述电势扫描的扫描圈数为10~500圈。7.一种碳载铂锌纳米合金催化剂，其特征在于，所述碳载铂锌纳米合金催化剂采用如权利要求1~6任一项所述的制备方法制备得到，所述碳载铂锌纳米合金催化剂包括碳载体和负载于碳载体上的铂锌纳米合金颗粒，所述铂锌纳米合金颗粒外部的铂元素的含量高于所述铂锌纳米合金颗粒内部的铂元素的含量。8.根据权利要求7所述的碳载铂锌纳米合金催化剂，其特征在于，以所述碳载铂锌纳米合金催化剂的质量为100%计，所述碳载铂锌纳米合金催化剂中铂元素的含量为1~40wt%；以所述碳载铂锌纳米合金催化剂的质量为100%计，所述碳载铂锌纳米合金催化剂中锌元素的含量为0.3~40wt%；所述铂锌纳米合金颗粒的形貌为球形；所述铂锌纳米合金颗粒的平均粒径为1.5~5nm。9.一种铝空气电池，包括阳极、阴极和电解液，其特征在于，所述阴极包括如权利要求7或8所述的碳载铂锌纳米合金催化剂。
10.根据权利要求9所述的铝空气电池，其特征在于，所述电解液包括氯化钠溶液、氯化钾溶液或氯化钙溶液中的任意一种或至少两种的混合溶液；所述电解液的浓度大于或等于3mol/l。

技术总结
本发明提供了一种碳载铂锌纳米合金催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括：（1）将碳载体、铂化合物和锌化合物在分散液中混合和干燥，然后在还原性气氛中300~500℃还原，得到催化剂前驱体；（2）将步骤（1）所述催化剂前驱体进行电化学去合金化，得到所述碳载铂锌纳米合金催化剂。本发明将碳载体、铂化合物和锌化合物混合，在特定的温度下还原后进行去合金化，制备表面富铂的碳载铂锌纳米合金催化剂，制备方法简单，减少了铂的用量，制备得到的碳载铂锌纳米合金催化剂粒径小、分散性好、氧还原性能强、催化活性优异、稳定性良好，使用所述碳载铂锌纳米合金催化剂制备的铝空气电池具有较高的功率密度和良好的稳定性。有较高的功率密度和良好的稳定性。有较高的功率密度和良好的稳定性。


技术研发人员：胡超权 蒋志成 许雪冰 邵明远
受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所
技术研发日：2021.11.03
技术公布日：2021/11/30