[发明专利]一种ORR催化剂材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种ORR催化剂材料，其特征在于，由微纳米级CeO₂、贵金属M和氮掺杂的碳材料组成，氮在碳中的掺杂量按摩尔比为0.05-0.1：1，所述ORR催化剂材料中CeO₂和贵金属M均匀地分布在氮掺杂的碳材料中，所述ORR催化剂材料符合以下通式：

M_x/N-C_(1-x-y)/(CeO₂)_y (I)

其中贵金属M为Pt、Pd和Au中的一种或两种以上，x、y为质量百分数，x的范围为5％-6％，优选5.5％-5.7％，y的范围为4％-12％，优选4％-5％；更优选地，贵金属M为Pt,贵金属Pt颗粒的粒径为3-8nm；

优选地，所述ORR催化剂材料是多孔材料，比表面积是40m²/g-800m²/g。

2.一种如权利要求1所述的ORR催化剂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取CeO₂；

2)利用所述CeO₂制得催化剂前驱体材料,所述催化剂前躯体材料是由贵金属酸根掺杂的导电高分子复合材料，所述催化剂前躯体材料化学式为CeO₂/CP-MX^n-，X为酸根，n为1或2；

3)高温碳化所述催化剂前驱体材料制得所述ORR催化剂材料。

3.如权利要求2所述的ORR催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)利用所述CeO₂制得催化剂前驱体材料包括以下步骤：

2.1)将所述CeO₂分散于贵金属M的酸或盐溶液中，得到溶液I；

2.2)将导电高分子单体加入所述溶液I中得到溶液II；

2.3)将氧化剂或氧化剂的酸溶液加入所述溶液II中，进行原位聚合反应制得所述催化剂前驱体材料。

4.如权利要求3所述的ORR催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2.1)中，所述CeO₂与所述贵金属M的酸或盐的摩尔比值范围为8-70：1；和/或

所述步骤2.2)中，所述导电高分子单体与所述贵金属M的酸或盐的摩尔比值范围为16-128：1；和/或

所述步骤2.3)中，所述氧化剂与所述导电高分子单体的摩尔比值范围为2-3：1；和/或

所述步骤2.3)中，所述氧化剂的酸溶液是氧化剂的盐酸溶液，所述氧化剂与所述盐酸中的HCl的摩尔比为1：3-4。

5.如权利要求3或4所述的ORR催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述贵金属M的酸或盐为H₂PdCl₄、Pd(NH₃)₄Cl₂、Pd(NH₃)₂Cl₂、Pd(NH₃)₄SO₄、Pd(NH₃)₄(NO₃)₂、H₂PtCl₆、H₂PtCl₄、K₂PtCl₆、(NH₄)₂PtCl₆、K₂PtCl₄、(NH4)₂PtCl₄、HAuCl₄、NaAuCl₄、KAuCl₄及其水合物中的一种或两种以上。

6.如权利要求3或4所述的ORR催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述导电高分子单体为聚苯胺、聚吡咯中的一种或两种；和/或

所述氧化剂为APS或FeCl₃。