(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 202211207157.2 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310006 浙江省杭州市拱 墅区朝晖六 区潮王路18号 (72)发明人 王建国　李岩峰　张世杰　 (74)专利代理 机构 杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 专利代理师 周红芳 (51)Int.Cl. C25B 11/091(2021.01) C25B 1/04(2021.01) B82Y 40/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) (54)发明名称 一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂及 其制备方法和应用 (57)摘要 本发明属于电催 化领域， 公开了一种气泡法 制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法及应用。 该析氘电催化剂以纳米B4C为载体、 以Pt金属为 活性组分制备的。 具体是在一定低温下通过气泡 法还原Pt前驱体， 被还原的Pt纳米粒子与纳米 B4C之间具有金属 ‑载体相互作用， 进而十分均匀 的在纳米B4C载体上以纳米团簇的形式高度分 散， 并且Pt金属与纳米B4C之间的结合强度相较 于活性炭更高。 纳米B4C具有密度低、 强度大、 导 电性好、 高温稳定性以及耐化学腐蚀性等特点， 在析氘反应中具有电荷输运快、 气体易脱附和在 电场环境下更稳定的优点。 本发明的Pt /B4C析氘 电催化剂催化活性高、 稳定性好且制备方法简 单， 用于电催 化析氘反应时电化学性能全方面优 于商业Pt/ C。 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 CN 115537870 A 2022.12.30 CN 115537870 A 1.一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法， 其特征在于包括具体如下步 骤： 1)称取一定量的Pt盐作为Pt前驱体、 一定量的纳米B4C作为载体于烧杯中， 再向烧杯中 加入一定量的去离子水和无水乙醇混合得到的乙醇水溶液， 超声处理使Pt盐充分溶解、 纳 米B4C分散均匀， 超声结束后将烧杯中的混合溶 液转移到三口烧瓶中； 2)待步骤1)中三口烧瓶里的混合溶液在油浴锅中加热到设定温度后， 再使用导管将还 原性气体鼓入混合液中， 保温下混合液搅拌还原处 理； 3)待步骤2)还原反应完成之后， 将三口烧瓶中的溶液依次经抽滤、 去离子水洗涤、 真空 干燥， 得到碳 化硼基析氘电催化剂， 即Pt/B4C析氘电催化剂。 2.根据权利要求1所述的一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法， 其特征 在于步骤1)中使用的Pt盐为六水合氯铂酸、 氯铂酸钾、 氯铂酸钠或硝酸铂中的一种， 优选为 六水合氯铂酸或硝酸铂； Pt与纳米B4C的质量比为1～15:10 0， 优选为10 ‑15:100。 3.根据权利要求1所述的一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法， 其特征 在于步骤1)中的乙醇水溶液中， 去离子水和无水乙醇的体积比为100:10～30； 超声 时间为 10～20min。 4.根据权利要求1所述的一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法， 其特征 在于步骤2)中的油浴锅的设定温度为25～85℃， 优先为5 5～85℃。 5.根据权利要求1所述的一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法， 其特征 在于步骤2)中的还原性气体为氢气或一氧化碳， 优选为氢气； 气体鼓入的流速为30～70mL/ min， 通气还原时间为10～120mi n， 优选为20 ‑90min。 6.根据权利要求1所述的一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法， 其特征 在于步骤3)中真空干燥时， 真空干燥箱的烘干设定温度为 40～80℃。 7.一种根据权利要求1所述制备 方法得到的碳 化硼基析氘电催化剂。 8.一种根据权利要求7 所述的碳 化硼基析氘电催化剂在电解重水中的应用。 9.根据权利要求8所述的应用， 其特征在于电解过程在单槽电解池中进行， 采用三电极 电解体系， 将催化剂 涂覆在碳布上制得的复合电极作为工作电极， 以石墨棒作为对电极， 以 甘汞电极作为 参比电极， 以1mo l/L浓度的NaOD重水 溶液作为电解液， 进行电化学 析氘反应。 10.根据权利要求9所述的应用， 其特征在于工作电极的制备方法为： 将催化剂加入杜 邦nafion溶液和无水乙醇的混合液中， 通过超声处理使催化剂在溶液中分散均匀， 并将其 涂覆在碳布上， 最后使用红外灯烘干即得工作电极； 其中杜邦nafion溶液和无水乙醇的体 积比为0.5～ 2:9， 优选为1:9。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115537870 A 2一种气泡法制备 碳化硼基析氘电催化剂及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于电催化材料技术领域， 具体涉及一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化 剂及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]氘是氢的同位素， 原子量比普通氢重两倍， 三相点 ‑254 .4℃； 比热容： (101.325kPa， 21.2℃)： 5.987m3/kg； 气液容积比： (15℃， 100kPa)： 974L/L； 临界温度： ‑ 234.8℃； 气化热： ΔHv(‑249.5℃)： 305kJ/kg。 氘气的化学性质与氢气相同， 可以发生普通 氢所有的化学反应， 并能够生成相应化合物。 同时氘气的高质量和 低零点能特征， 使氘在相 同反应中与氢有着不同动力学反应速率， 反应平衡点位置也有明显不同。 氘气无毒 无味， 对 生物没有任何危害， 仅具有窒息性。 而且氘气还可用于核能、 可控核聚变反应、 氘化光导纤 维、 氘润滑油、 激光器、 灯泡、 实验研究、 半导体材料韧化处理以及核医学， 核农业等方面； 另 外在军事上， 它也有一些重要的用途， 比如制造氢弹， 中子弹和东 风激光武器。 [0003]随着科技的发展， 越来越多的氘气制备技术被提出， 不同技术应用效果有所不同， 只有科学选择制备技术才能达到理想效果。 当前主要氘气制备技术有： 液氢精馏技术、 电解 重水技术、 金属氢化物技 术、 激光技术、 气相色谱技 术等等。 [0004]其中重水电解技术采用电解水装置， 以碱金属的氘氧化物为电解质或固体聚合物 电解重水。 通过该技术制备的氘气纯度较高， 只需对制备的氘气进一步简单纯化。 目前电解 过程中能耗问题是值得关注的问题， 应用过程中降低工作电压， 提高能量效率的主要策略 有： 减小电极间距离、 提高工作压力、 提高工作温度、 改变电极材 料等。 [0005]其中选择低过电位、 高反应活性和材料稳定性的电催化剂材料是最重要的， 在过 电位、 反应活性和稳定性方面， 贵金属铂(Pt)因其较低的过电位被认为是最佳的电解水材 料， 而且本发明考虑到了传统碳材料不够稳定且对Pt的作用力不够强， 所以选用具有 金属‑ 载体相互作用、 耐化学腐蚀、 稳定性 好的纳米B4C材料作为电催化剂载体。 [0006]负载型催化剂的常规还原处理方法中， 一般选用管式炉通还原性气体在高温下还 原处理(H2/CO)， 以及向金属前驱体盐和载体的混合溶液中添加还原性化合物进行还原处 理(NaBH4/单宁酸/维生素C/PVP)， 而本发明所提出的还原法是在低温下向含有金属前驱体 盐和载体的混合溶液中通还原性气体进行还原处理， 相对比传统还原方法具有还原效果 好、 金属分散更均匀以及操作更 方便的优势。 发明内容 [0007]针对现有技术存在的上述问题， 本发明的目的在于提供一种 气泡法制备碳化硼基 析氘电催化剂， 即Pt/B4C析氘电催化剂， 且将所得的催化剂应用于电解重水中， 本发明的 Pt/B4C催化剂制备方法新颖且具有还原效果好、 金属分散更均匀以及操作更方便的优点， 催化剂具有优 越的析氘效果和较好的稳定性。 [0008]本发明限定了一种气泡法制备碳化硼基析氘电催化剂的制备方法， 包括具体如下说　明　书 1/8 页 3 CN 115537870 A 3