[发明专利]一种PtM/CNT/C催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：

1)将过渡金属盐1溶于去离子水中，得到过渡金属盐溶液1；然后将纳米炭黑超声分散在所述过渡金属盐溶液1中，浸泡一段时间后离心，真空冷冻干燥，得到吸附有过渡金属离子的纳米炭黑；

2)将步骤1)所得吸附有过渡金属离子的纳米炭黑置入化学气相沉积CVD炉中，在一定流速的N₂气氛中升温至200～300℃，并在H₂/N₂的混合气氛中保温还原90～150min，然后在一定流速的N₂气氛中升温至700～1200℃，以碳氢化合物有机气体为碳纳米管CNT生长的碳源，并在H₂/碳氢化合物有机气体/N₂的混合气氛中恒温保温10～40min，再在N₂氛围中冷却至室温，最终制得CNT/C复合碳载体；

3)将步骤2)所述CNT/C复合碳载体用稀酸浸泡一段时间后，再用蒸馏水反复洗涤至中性，并冷冻干燥，得到纯化CNT/C复合碳载体，备用；所述稀酸浸泡的目的是为了溶解CNT/C复合碳载体上的过渡金属纳米颗粒催化剂；

4)将过渡金属盐2溶于去离子水中，得到过渡金属盐溶液2，将还原剂溶于去离子水中，得到还原剂溶液；取适量步骤3)得到的纯化CNT/C复合碳载体分散于去离子水中，按配比依次加入铂源、所述过渡金属盐溶液2和所述还原剂溶液，反应一段时间后，离心洗涤，冷冻干燥，即得PtM/CNT/C催化剂。

2.根据权利要求1所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述过渡金属盐溶液1的浓度为5～20wt％；所述过渡金属盐1是Fe、Co、Ni的可溶性盐。

3.根据权利要求1所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)所述升温过程中，N₂气氛中N₂的流速为30～300mL/min；升温速率为5～10℃/min；所述保温还原过程中H₂/N₂的混合气的流速为30～300mL/min，所述H₂与N₂的流量比为1：3～6。

4.根据权利要求1所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)所述CNT的生长条件为：在H₂/碳氢化合物有机气体/N₂的混合气氛中进行生长，其中：H₂/碳氢化合物有机气体/N₂的混合气的流速为30～300mL/min，H₂/碳氢化合物有机气体/N₂的流量比为1～3:1:3～10。

5.根据权利要求1所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)所述CNT的生长过程中还通入适量的水蒸汽，以获得小尺寸的CNT。

6.根据权利要求1所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述铂源为氯铂酸、氯铂酸盐中至少一种；所述过渡金属盐2是Fe、Co、Ni的可溶性盐。

7.根据权利要求1所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：所述铂源、过渡金属盐2的摩尔比为1：0.5～3；由Pt与过渡金属M组成的金属占整个催化剂的质量百分比为20～70％。

8.根据权利要求1所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述还原剂为带有巯基的多肽、谷胱甘肽、柠檬酸钠、抗坏血酸、硼氢化钠中至少一种；所述过渡金属盐2与还原剂的摩尔比为1:1～3。

9.权利要求1～8任一项所述的PtM/CNT/C催化剂的制备方法制备得到的PtM/CNT/C催化剂。

10.权利要求1～8任一项所述方法制备得到的PtM/CNT/C催化剂在作为燃料电池催化剂中的应用。