(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 202211148796.6 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 （深圳） 地址 518000 广东省深圳市南 山区桃源街 道深圳大 学城哈尔滨工业大 学校区 (72)发明人 徐成彦　章梦甜　李豪　甄良　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 霍苗 (51)Int.Cl. B01J 27/24(2006.01) B01J 21/18(2006.01) B01J 23/89(2006.01) B01J 37/08(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01)C25B 1/04(2021.01) C25B 11/093(2021.01) (54)发明名称 一种碳纳米管基催化剂及其制备方法和应 用 (57)摘要 本发明涉及电化学催 化技术领域， 尤其涉及 一种碳纳米管基催化剂及其制备方法和应用。 发 明提供了一种碳纳米管基催化剂， 包括氮掺杂碳 纳米管和负载在所述氮掺杂碳纳米管中的铱 ‑钴 纳米颗粒， 所述铱 ‑钴纳米颗粒为铱掺杂钴纳米 颗粒。 在所述催化剂中， 铱 ‑钴纳米颗粒负载在所 述氮掺杂的碳纳米管中， 可以实现快速的电子转 移， 有效抑制纳米颗粒的溶解和团聚， 有利于提 高导电性能， 保护催化反应活性位点； 此外， Ir与 Co之间具有较强的电子耦 合作用， 有利于提高催 化剂的电催化性能； 同时， 其在酸性和碱性介质 中均表现出优异的电催化析氢性能， 具有较高的 活性和良好的稳定性。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 115475646 A 2022.12.16 CN 115475646 A 1.一种碳纳米管基催化剂， 其特征在于， 包括氮掺杂碳纳米管和负载在所述氮掺杂碳 纳米管中的铱 ‑钴纳米颗粒， 所述铱 ‑钴纳米颗粒为铱掺杂钴纳米颗粒。 2.如权利要求1所述的碳纳米管基催化剂， 其特征在于， 所述铱 ‑钴纳米颗粒与氮掺杂 碳纳米管的质量比为1： (1～3)。 3.如权利要求1或2所述的碳纳米管基催化剂， 其特征在于， 所述铱 ‑钴纳米颗粒中的铱 和钴的质量比为1： (10～40)。 4.如权利要求3所述的碳纳米管基催化剂， 其特征在于， 所述铱 ‑钴纳米颗粒的粒径为 10～20nm； 所述氮掺杂碳纳米管的氮掺杂量为1～10wt％， 直径为10～20nm， 长径比为1： (50～ 150)。 5.权利要求1～4任一项所述碳纳米管基催化剂的制备方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 将钴盐溶 液和2‑甲基咪唑溶 液第一混合， 进行络合， 得到钴MOFs； 将所述钴MOFs、 铱盐和极性溶剂第二混合， 进行 铱离子吸附， 得到吸附铱的钴MOFs； 将所述吸附铱的钴MOFs和有机氮源第三混合后进行热解处理， 得到所述碳纳米管基催 化剂。 6.如权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述钴盐溶液中的钴盐包括钴的硫酸 盐、 钴的氯化物、 钴的硝酸盐和钴的醋酸盐中的一种或几种； 所述钴盐溶 液中的钴盐和所述2 ‑甲基咪唑溶 液中的2‑甲基咪唑的摩尔比为1： (1～8)。 7.如权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述铱盐包括三氯化铱、 醋酸铱、 乙酰丙 酮铱和四氯化铱中的一种或几种； 所述极性溶剂包括无 水乙醇、 甲醇和水中的一种或几种； 所述铱盐和钴MOFs的质量比为1： (5～ 20)。 8.如权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述有机氮源包括双氰胺、 尿素和三聚 氰胺中的一种或几种； 所述吸附铱的钴MOFs和有机氮源的质量比为1： (25～10 0)。 9.如权利要求5所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述热解处 理在保护气氛中进行； 所述热解处理的温度为800～1000℃， 保温时间为2～4h； 升温至所述热解处理的温度 的升温速率 为1～3℃/mi n。 10.权利要求1～4任一项所述碳纳米管基催化剂 或权利要求5～9任一项所述制备方法 制备得到的碳纳米管基催化剂在电解水 析氢反应或燃料电池中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115475646 A 2一种碳纳米管基催化剂及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明涉及电化学催化技术领域， 尤其涉及一种碳纳米管基催化剂及 其制备方法 和应用。 背景技术 [0002]由于氢的高储能密度和零碳特性， 一直被认为是化石燃料最理想的能源载体。 电 解水的阴极析氢反应(HER)是大规模生产高纯氢的一种很有前景的方法。 迄今为止， 铂(Pt) 被认为是最有效的HER电催化剂， 其过电位可以忽略不计， 动力学优异。 然而， 铂的天然稀缺 性和昂贵的价格严重阻碍了其广泛应用。 尽管目前对过渡金属催化剂的开发投入了大量的 晶粒， 但其固有的电催化活性 仍低于Pt基催化剂。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种碳纳米管基催化剂及 其制备方法和应用， 所述碳纳 米 管基催化剂成本低， 同时具有较高的活性和良好的稳定性。 [0004]为了实现上述发明目的， 本发明提供以下技 术方案： [0005]本发明提供了一种碳纳米管基催化剂， 包括氮掺杂碳纳 米管和负 载在所述氮掺杂 碳纳米管中的铱 ‑钴纳米颗粒， 所述铱 ‑钴纳米颗粒为铱掺杂钴纳米颗粒。 [0006]优选的， 所述铱 ‑钴纳米颗粒与氮掺杂碳纳米管的质量比为1： (1～3)。 [0007]优选的， 所述铱 ‑钴纳米颗粒中的铱和钴的质量比为1： (10～40)。 [0008]优选的， 所述铱 ‑钴纳米颗粒的粒径为10～ 20nm； [0009]所述氮掺杂碳纳米管 的氮掺杂量为1～10wt％， 直径为10～20nm， 长径比为1： (50 ～150)。 [0010]本发明还提供了上述 技术方案所述催化剂的制备 方法， 包括以下步骤： [0011]将钴盐溶 液和2‑甲基咪唑溶 液第一混合， 进行络合， 得到钴MOFs； [0012]将所述钴MOFs、 铱盐和极性溶剂第二混合， 进行铱离子吸附， 得到吸附铱的钴 MOFs； [0013]将所述吸附铱的钴MOFs和有机氮源第三混合后进行热解处理， 得到所述碳纳 米管 基催化剂。 [0014]优选的， 所述钴盐溶液中的钴盐包括钴的硫酸盐、 钴的氯化物、 钴的硝酸盐和钴的 醋酸盐中的一种或几种； [0015]所述钴盐溶液中的钴盐和所述2 ‑甲基咪唑溶液中的2 ‑甲基咪唑的摩尔比为1： (1 ～8)。 [0016]优选的， 所述铱盐包括三氯化铱、 醋酸铱、 乙酰丙酮铱和四氯化铱中的一种或几 种； [0017]所述极性溶剂包括无 水乙醇、 甲醇和水中的一种或几种； [0018]所述铱盐和钴MOFs的质量比为1： (5～ 20)。说　明　书 1/7 页 3 CN 115475646 A 3