[发明专利]一种氮掺杂双壳层结构纳米催化剂的制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂双壳层结构纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下操作步骤：

(1)催化剂的还原：将载体和金属前驱体加入溶剂中，搅拌，再加入还原剂，加热40～200摄氏度还原0.1～100小时，将还原所得混合物过滤、清洗、干燥，得到初级产品；所述的载体为碳黑、碳纳米管、碳纤维、碳纳米棒、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、活性炭、多孔碳中的任意一种或几种的组合；其中，所述金属前驱体组合方式有：铂铁钨、铂铁钼、铂铁钒、铂钴钨、铂钴钼、铂钴钒、铂镍钨、铂镍钼、铂镍钒、钯铁钨、钯铁钼、钯铁钒、钯钴钨、钯钴钼、钯钴钒、钯镍钨、钯镍钼、钯镍钒、铂铁钴、铂铁镍、铂钴镍、铂钨钼、铂钨钒、铂钼钒、钯铁钴、钯铁镍、钯钴镍、钯钨钼、钯钨钒、钯钼钒、铂钯铁、铂钯钴、铂钯镍、铂钯钨、铂钯钼或铂钯钒；组合中的三种元素之间的摩尔比1～10:1～20:1～20；所述铂为铂盐，所述铂盐为乙酰丙酮铂、六氯铂酸铵、六氯铂酸钾、六氯铂酸钠、四氯铂酸钾、氯亚铂酸钠、四氯化铂、硝酸铂、四氨合硝酸铂或氯化四氨合铂；所述钯为钯盐，所述钯盐为氯化钯、乙酸钯、氯亚钯酸铵、氯钯酸钾、硫酸钯、硝酸亚钯、四氯钯酸钠、四氯钯酸钾、四溴钯酸钾、二溴化钯、三氟乙酸钯、乙酰丙酮钯、二氯二氨钯、四氨基硝酸钯、六氟乙酰丙酮钯、三苯基膦醋酸钯、四(三苯基膦)钯、双(苄腈)二氯化钯、二(三苯基膦)氯化钯、三(苄亚基丙酮)二钯、双(二亚苄基丙酮)钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、(1,5-环辛二烯)二氯化钯、(1,3-双(二苯基膦)丙烷)氯化钯或1,2-二(二苯基膦基)乙烷二氯化钯；所述铁为铁盐，所述铁盐为三氯化铁、氯化亚铁、乙酰丙酮铁、铁氰化钾、亚铁氰化钠、亚硝基亚铁氰化钠、二茂铁、硝酸铁、柠檬酸铁、柠檬酸铁铵、草酸高铁铵、草酸亚铁、六氰合铁酸钾、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵或硫酸高铁铵；所述钴为钴盐，所述钴盐为氯化钴、乙酸钴、磷酸钴、酞菁钴、钴氰化钾、六氰钴酸钾、六氨基氯化钴、高氯酸钴、硝酸钴、氟化钴、碘化钴、溴化钴、亚硝酸钴钠、草酸钴、硫酸钴、硫酸亚钴、硫酸钴铵、环烷酸钴或乙酰丙酮钴；所述镍为镍盐，所述镍盐为氯化镍、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮酸镍、乙酸镍、溴化镍、碘化镍、硫酸镍、硝酸镍、硫酸镍铵、次磷酸镍、硝酸镍铵、氨基磺酸镍、碱式碳酸镍、甲酸镍、二茂镍、二(三苯基膦)溴化镍或双(三苯基膦)氯化镍；所述钨为钨盐，所述钨盐为偏钨酸铵、钨酸铵、钨酸钾、钨酸钠、磷钨酸钠、六氯化钨、六羰基钨、异丙醇钨；所述钼为钼盐，所述钼盐为四钼酸铵、七钼酸铵、二钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、磷钼酸钠、氯化钼、钼酸锂、钼酸钾、六羰基钼、乙酰丙酮钼或异丙醇钼；所述钒为钒盐，所述钒盐为偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠、氯化钒、四氯化钒、钒酸钠、乙酰丙酮钒、三异丙醇氧钒、乙酰丙酮氧钒、三异丙氧基氧化钒或氧化二乙酰丙酮合钒；

(2)催化剂的高温煅烧：将步骤(1)所得初级产品置于高温反应炉中，并通入气体进行高温煅烧，即得氮掺杂的纳米合金催化剂；

所述的高温煅烧程序分为两个步骤：第一步是在20～350摄氏度通入还原性气体，煅烧的温度为250～350摄氏度，煅烧时间0.1～10小时；第二步是在350～1000摄氏度通入氨气与惰性气体的混合气，煅烧的温度为500～1000摄氏度，煅烧时间0.1～10小时，混合气中氨气的比例任意且不为零；所述的还原性气体为氢气与惰性气体的混合气，其中氢气的比例任意且不为零；所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气中的任意一种或几种的组合；

(3)去合金化处理：将步骤(2)所得氮掺杂的纳米合金催化剂进行去合金化处理，得到氮掺杂双壳层结构的纳米催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、乙二醇中的任意一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的载体与金属前驱体中含有的金属的质量比是0.25～99:1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的加热的方式为水浴加热、油浴加热、沙浴加热或高温反应釜加热中的任意一种。