(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211339554.5 (22)申请日 2022.10.26 (71)申请人 中自环保科技股份有限公司 地址 611731 四川省成 都市高新区古楠街 88号 (72)发明人 乔红艳　唐琪雯　周卫江　王正罗　 舒正龙　邓方媛　王金凤　王瑞芳　 王云　陈罗倩雯　陈翠容　李云　 陈启章　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 专利代理师 陈明龙 (51)Int.Cl. H01M 4/88(2006.01) H01M 4/92(2006.01) C25B 11/065(2021.01)C25B 11/081(2021.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种铂碳催化剂的制备方法及铂碳催 化剂、 催化剂涂层膜 (57)摘要 本发明公开了一种铂碳催化剂的制备方法 及铂碳催 化剂、 催化剂涂层 膜， 包括以下步骤： 步 骤1、 向铂前驱体的多元醇溶液中加入分散助剂 溶液， 发生配位反应， 得到第一物料； 步骤2、 向所 述步骤1得到的第一物料中加入碳载体多元醇浆 液， 混匀， 得到第二物料； 步骤3、 将所述步骤2得 到的第二物料升温至125℃～160℃， 反应1h～ 5h， 进行还原反应， 降温； 之后加入去离子水， 继 续搅拌1h～5h， 得到第三物料； 步骤4、 将所述步 骤3得到的第三物料进行浓缩处理后， 进行干燥 研磨处理， 得到铂碳催化剂。 本发明所述方法避 免引入其它有害杂质， 无需洗涤， 步骤简单， 工艺 成本低； 铂纳米颗粒能均匀分散在碳载体上， 团 聚性弱， 且铂碳催化剂 的电化学活性面积高， 稳 定性好。 权利要求书1页 说明书12页 附图5页 CN 115458755 A 2022.12.09 CN 115458755 A 1.一种铂碳催化剂的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 将铂前驱体与多元醇溶剂混合均匀， 然后加入分散助剂溶液， 混合均匀， 在温度 为30℃~90℃下发生配位反应， 得到第一物料； 步骤2、 向所述步骤1得到的第一物料中加入碳载体多元醇浆液， 混合均匀， 得到第二物 料； 步骤3、 将所述步骤2得到的第二物料升温至125℃~160℃， 并保温1h~5h； 降温至低 于90 ℃； 之后加入去离 子水， 继续在5 0℃~90℃恒温搅拌1h~5h， 得到第三物料； 步骤4、 将所述步骤3得到的第三物料进行浓缩处理后， 进行干燥研磨处理， 得到铂碳催 化剂。 2.根据权利要求1所述的铂碳催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1中， 所述铂前 驱体为硝酸铂、 乙酰丙酮铂、 六羟基铂酸和二氨基二硝基铂中的至少一种； 所述多 元醇溶剂 为乙二醇、 丙二醇、 丙三醇、 丁二醇、 二甘醇、 三乙二醇和四乙二醇中的至少一种； 所述步骤2 中， 所述碳载体多 元醇浆液中， 碳载体为炭黑、 活性炭、 石墨碳、 碳纳米管、 石墨烯、 介孔碳中 的至少一种； 所述碳载体多 元醇浆液中， 多元醇为乙二醇、 丙二醇、 丙三醇、 丁二醇、 二甘醇、 三乙二醇和四乙二醇中的至少一种。 3.根据权利要求2所述的铂碳催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1中， 所述分散 助剂溶液中的溶质为四乙基氢氧化铵、 乙二胺、 丙二胺、 乙醇胺、 二乙醇胺和三乙醇胺中的 至少一种； 所述分散助剂溶液中的溶剂为去离子水和多元醇中的至少一种； 所述分散助剂 溶液中溶质的质量含量 为5%～80%。 4.根据权利要求1所述的铂碳催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1中， 将铂前驱 体与多元醇溶剂混合均匀， 然后采用雾化喷洒的方式加入分散助剂溶液， 并控制加入时间 为0.5h～1h， 混合均匀， 得到第一物料。 5.根据权利要求1所述的铂碳催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1和步骤2中混 匀过程， 采用超声、 剪切、 机 械和电磁搅拌中的至少一种方式进行分散 。 6.根据权利要求1所述的铂碳催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1中， 加入分散 助剂溶液后， 溶液的pH≥9。 7.根据权利要求6所述的铂碳催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述步骤4中， 得到的铂 碳催化剂中， 铂的粒径为2nm～5nm。 8.根据权利要求7所述的铂碳催化剂的制备方法， 其特征在于， 所述步骤4中， 得到的铂 碳催化剂中， 铂的质量含量 为20%～70%。 9.一种如权利要求1 ‑8任意一项所述的铂碳催化剂的制备方法制备而成的铂碳催化剂 产品。 10.一种利用如权利要求9所述的铂碳催化剂产品制备的催化剂涂层膜。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115458755 A 2一种铂碳催化剂的制备方 法及铂碳催化剂、 催化剂涂层膜 技术领域 [0001]本发明涉及了铂碳催化剂的制备领域， 具体涉及了一种铂碳催化剂的制备方法及 铂碳催化剂、 催化剂涂层膜。 背景技术 [0002]铂碳催化剂在燃料电池、 电解槽、 石油化工、 化学制药以及汽车尾气净化等领域具 有广泛的应用。 铂储量有限， 价格昂贵， 为了提高铂的利用效率， 通过将铂细纳米颗粒均匀 担载在碳载体材 料上， 可大幅降低铂的使用量， 降低材 料成本。 [0003]但是， 常规方法制 备的铂碳催化剂仍然存在铂粒子尺寸相对较大、 铂纳米颗粒团 聚性高， 分布均匀性差的问题， 铂原子利用率较低， 从而导致铂碳催化剂的电化学活性面积 低、 稳定性差 。 [0004]例如， 常见的制备超细铂基纳米 晶过程中， 主要采用加入保护剂， 如油胺、 聚乙烯 吡咯烷酮， 这些保护剂可作为表面配体， 与金属离子有适当的络合作用， 能够在合成过程中 保护纳米粒子防止团聚。 但这些试剂在铂基纳米粒子表面的吸 附较强， 对纳米粒子的清洗 较为复杂麻烦， 难以得到清洁的表面， 限制了催 化位点的暴露以及降低催化活性。 例中 国发 明专利CN 102903537  B公开了一种制备多壁碳纳米管负载高密度高分散性纳米铂电极的方 法， 在多元醇反应体系中， 通过采用聚乙烯 吡咯烷酮作阻聚剂以实现铂纳米粒子的可控制 备， 但聚乙烯吡 咯烷酮在铂纳米粒子表面的包覆 性很强， 通常需要采用高温热 处理去除， 后 续的高温处理不但增加了制备流程， 而且容易导致高温热 处理中铂粒子烧结。 因此， 这种通 过添加保护剂来抑制金属粒子团聚的方案往往需要在后续增加工序以除去保护剂带来的 副作用。 其 实， 多元醇法可以无需额外添加表面活性剂， 多 元醇的分子结构中存在两个及两 个以上的羟基， 具有适当的还原性和 配位性， 多元醇沸点高、 黏度大， 能够使在材料制备过 程中确保良好结晶， 有利于扩散机制控制粒子生长， 还原介质保护金属态避免氧化。 然而， 多元醇反应体系中往往需要通过pH值的精细调控及合成参数的优化方可实现铂纳米颗粒 成核和生长步骤在时间上 的分离， 调控铂还原阶段铂胶体的粒径， 但引入的碱性金属阳离 子会影响铂纳米颗粒在醇、 水体系中再分散的稳定， 导致在担载过程中发生 团聚并造成载 体上铂分散均匀性变差， 且引入的杂质都需增设洗涤纯化工艺。 例如， 中国发明专利CN   112823880  A公开了一种无需添加表面活性剂的方法， 使用小分子多元醇作反应溶剂和还 原剂， 对铂粒径进行调控。 但是该方法以无机碱(NaOH、 KOH)调控反应液pH， 在碱性体系中进 行铂还原反应， 另外， 该发明采用铂的前驱体含卤族元素(包括氯铂酸、 氯铂酸钠、 氯铂酸 钾)， 氯离子和碱性金属阳离子杂质的引入会影响铂碳催化剂的性能。 若氯离子残留在催 化 剂中， 氯离子会强吸附于铂表 面， 占据了铂表面的活性位点， 在电化学反应中会阻隔氧气的 吸附和氧气的还原反应， 造成铂中毒失活。 为了更好地清除杂质， 通常会增设 复杂的洗涤纯 化工艺， 例如： 耗用大量去离子水对催化剂多次洗涤， 洗涤过程中施加超声、 搅拌或压强以 加速离子运动， 提高洗涤除杂效果， 但这无疑增加了制备工序和洗涤成本， 也使铂碳产品生 产系统半连续 化操作过程变得复杂， 大 大降低了生产效率。说　明　书 1/12 页 3 CN 115458755 A 3