[发明专利]掺杂碳材料、铂碳催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种铂碳催化剂，包括碳载体和负载于其上的铂金属，其特征在于， 该碳载体由以下方法制得：（1）将在水溶液中浸渍了磷源和硼源后的导电炭黑干燥，置于管式炉中，在惰性气体中，以 3℃/min～7℃/min 的速率，将管式炉升温至 450℃～700℃，然后恒温处理0.5h～10h，得到中间产品；（2）将中间产品与硫粉混合，再置于管式炉中，在惰性气体中，以3℃/min～7℃/min 的速率，将管式炉升温至400℃～700℃，然后恒温处理 0.5h～10h，得到所述的碳载体；所述导电炭黑与硫粉的质量比为8：1～4：1；所述的磷源为磷酸、磷酸盐、焦磷酸盐、多聚磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、亚磷酸盐和次磷酸盐中一种或几种，磷源的质量以其所含磷的质量计，所述导电炭黑与磷源的质量比为2000：1～20：1；硼源为硼酸和硼酸盐中的一种或几种；硼源的质量以其所含硼的质量计，所述导电炭黑与硼源的质量比为 2000：1～20：1；所述的碳载体不含除硫、磷和硼外的其他掺杂元素，所述掺杂元素为氮、磷、硼、硫、氟、氯、溴和碘；

所述碳载体的XPS 分析的S_2P谱峰中，噻吩型硫的特征峰面积与 168±1ev 处的特征峰面积之比大于4；所述碳载体的P_2P 谱峰中，在134.5ev～136.5ev 之间有两个特征峰，且在125ev～145ev 之间没有其他的特征峰；所述碳载体的 XPS 分析的 B_1s 谱峰中，在 190ev～195ev之间有四个特征峰，且在 185ev～200ev 之间没有其他的特征峰；

所述的铂碳催化剂中，以催化剂的质量为基准，铂的质量分数为40%～70%。

2.按照权利要求1 所述的铂碳催化剂，其特征在于，所述导电炭黑为 EC-300J、EC-600JD、ECP-600JD、VXC72、Black pearls 2000、PRINTEX XE2-B、PRINTEX L6 或 HIBLAXK40B2。

3.权利要求1所述的铂碳催化剂的制备方法，包括：（1）权利要求1中所述的制造碳载体的步骤；（2）用（1）中所得的碳载体负载铂的步骤。

4.按照权利要求3所述的铂碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述负载铂的步骤（2）包括：

（a）将（1）中得到的碳载体与铂前驱体分散在水相中，调节pH为8～12；

（b）加入还原剂进行还原；

（c）分离出固体，经后处理得到所述的铂碳催化剂。

5.按照权利要求4所述的铂碳催化剂的制备方法，其特征在于，（a）中，所述铂前驱体为氯铂酸、氯铂酸钾或氯铂酸钠；所述铂前驱体的浓度0.5mol/L～5mol/L。

6.按照权利要求4所述的铂碳催化剂的制备方法，其特征在于，（b）中，所述还原剂为柠檬酸、抗坏血酸、甲醛、甲酸、乙二醇、柠檬酸钠、水合肼、硼氢化钠或丙三醇中的一种或几种；所述还原剂与铂的摩尔比为 2～100；还原温度为 60℃～90℃；还原时间为 4h～15h。

7.一种氢燃料电池，其特征在于，所述氢燃料电池的阳极和/或阴极中， 使用了权利要求 1～2中任一所述的铂碳催化剂。