CN108376786A

CN108376786A - 一种铂基纳米片电催化剂的制备方法

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Publication number: CN108376786A
Application number: CN201810338773.9A
Authority: CN
Inventors: 杨辉; 王国樑; 邹志青; 邹亮亮; 蒋晶晶; 周毅
Original assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Current assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2018-08-07

Abstract

本发明提供一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，包括：首先制备镍纳米带，将所述镍纳米带分散于去离子水中；然后配制铂前驱体溶液和酸溶液，将所述铂前驱体溶液和所述酸溶液加入至所述去离子水中，在设定的温度下，发生镍与铂之间的电化学置换反应，获得铂纳米片；或者配制铂前驱体溶液，将所述铂前驱体溶液加入至所述去离子水中，在设定的温度下，发生镍与铂之间的电化学置换反应，获得中间物，再将所述中间物在惰性气体保护下进行热处理，之后利用酸溶液进行清洗，以获得多孔铂镍纳米片。本发明制备工艺简单，制备的铂纳米片或多孔铂镍纳米片具有优异的氧还原反应催化活性，应用于直接醇类电池及质子交换膜燃料电池，具有更高的电池性能。

Description

一种铂基纳米片电催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种质子交换膜燃料电池和直接醇类燃料电池领域，特别是涉及一种铂基纳米片电催化剂的制备方法。

背景技术

燃料电池因其可提供高效、持续及清洁的能量等特点，成为便携电子设备及电动汽车供能系统急需的电源技术。燃料电池通过电化学过程将燃料的化学能转化为电能。其中，催化剂在电化学过程中起到十分关键的作用，是燃料电池技术的核心，同时也在很大程度上决定了电池的电输出性能。迄今为止，铂基纳米材料是公认最高效的燃料电池阴极氧还原反应(ORR)电催化剂。碳载铂纳米颗粒(Pt/C)是目前使用最广泛的催化剂，然而，其存在成本高、活性偏低及长期稳定性差的缺点，急需开发活性高、稳定性好的新型铂基电催化剂。

成分组成及结构形态是影响催化剂的两个主要因素，通过对纳米材料成分及结构形态的精准调控，可以实现对催化剂性能的改变。调控催化剂成分方面，研究者们开发出多种Pt-M(M＝Ni，Co，Cu，Fe等)合金催化剂，表现出较商业化Pt/C更好的催化活性及更优异的稳定性。调控催化剂结构方面，主要包括核壳结构催化剂及特殊纳米结构催化剂。核壳结构催化剂以非铂材料为核心，以铂为壳，可以有效提高催化剂活性；特殊纳米结构催化剂包括：空心纳米球、纳米笼、纳米线、纳米管等，在提升催化剂活性的同时也能增强稳定性。二维纳米材料的厚度仅为几个纳米，而横向的尺寸可达微米级，因此其显示出各向异性的特点；同时二维纳米材料的面电子传导性能使得在电化学过程中能够实现更为快速的电化学反应。然而，目前未见有二维铂基催化剂的相关报道。

因此，提供一种二维的铂基纳米片电催化剂的制备方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，该制备方法获得的铂基纳米片电催化剂具有更好的氧还原反应催化活性，适用于直接醇类燃料电池及质子交换膜燃料电池领域。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，所述制备方法至少包括：

1)制备镍纳米带，将所述镍纳米带分散于去离子水中，获得分散溶液；

2)配制铂前驱体溶液和酸溶液，将所述铂前驱体溶液和所述酸溶液加入至所述分散溶液中，在第二设定温度下，发生镍与铂之间的电化学置换反应，获得铂纳米片。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，制备镍纳米带的步骤包括：

1-1)按浓度配比称取镍水溶性盐，将所述镍水溶性盐溶解于去离子水中，随后依次加入络合剂、碱性物质、表面活性剂及还原剂，再经过超声、搅拌得到镍前驱体溶液；

1-2)将所述镍前驱体溶液置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在第二设定温度下反应获得所述镍纳米带。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤1-1)中，所述镍水溶性盐包括氯化镍、硫酸镍及硝酸镍中的至少一种，所述络合剂包括酒石酸钠，所述碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾及氨水中的至少一种，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠，所述还原剂包括一水合次亚磷酸钠。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤1-1)的所述镍前驱体溶液中，所述镍水溶性盐的体积摩尔浓度介于0.04M～0.06M之间，所述络合剂的体积摩尔浓度介于0.7M～0.8M之间，所述碱性物质的体积摩尔浓度介于4.5M～5.5M之间，所述表面活性剂的体积摩尔浓度介于0.01M～0.02M之间，所述还原剂的体积摩尔浓度介于0.35M～0.45M之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤1-2)中，所述第二设定温度介于110℃～120℃之间，所述反应的时间介于24h～30h之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，将所述镍纳米带分散于去离子水中，获得的所述镍纳米带的质量浓度介于3mg/mL～4mg/mL之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，所述铂前驱体溶液包括四氯铂酸钾溶液、六氯铂酸钾溶液及氯铂酸钠溶液中的至少一种，所述铂前驱体溶液的体积摩尔浓度介于1.5mM～2.0mM之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，所述酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液及醋酸溶液中的至少一种，所述酸溶液的体积摩尔浓度介于1.0M～2.0M之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，所述第一设定温度介于60℃～90℃之间，所述电化学置换反应的时间介于2h～4h之间。

本发明还提供一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，所述制备方法至少包括：

2)配制铂前驱体溶液，将所述铂前驱体溶液加入至所述分散溶液中，在第一设定温度下，发生镍与铂之间的电化学置换反应，获得中间物；

3)将所述中间物在惰性气体保护下进行热处理，之后利用酸溶液进行清洗，以获得多孔铂镍纳米片。

1-1)按浓度配比称取镍水溶性盐，将所述镍水溶性盐溶解于去离子水中，随后依次加入络合剂、碱性物质、表面活性剂及还原剂，再经过超声、搅拌后得到镍前驱体溶液；

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，所述铂前驱体溶液包括四氯铂酸钾溶液，六氯铂酸钾溶液，氯铂酸钠溶液中的至少一种，所述铂前驱体溶液的体积摩尔浓度介于1.5mM～2.0mM之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤2)中，所述第一设定的温度介于60℃～90℃之间，所述电化学置换反应的时间介于2h～4h之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤3)中，所述惰性气体包括氮气及氩气中的一种。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，所述步骤3)中，所述热处理的温度介于300℃～400℃之间，所述热处理的时间介于1h～4h之间。

作为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤3)中，所述酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液及醋酸溶液中的至少一种，所述酸溶液的体积摩尔浓度介于1.0M～2.0M之间。

如上所述，本发明的铂基纳米片电催化剂的制备方法，具有以下有益效果：

1、本发明使用合成的镍纳米带为模板，通过电化学置换的方式制备得到铂基纳米片电催化剂，制备工艺简单且适合规模化，适用于直接醇类电池及质子交换膜燃料电池领域。

2、利用本发明制备方法所制备的铂纳米片或多孔铂镍纳米片作为氧还原催化剂，均表现出比商业化铂黑更好的氧还原反应催化活性。

3、将基于本发明制备的铂纳米片或多孔铂镍纳米片的膜电极，应用于直接甲醇燃料电池时，在相同催化剂载量的情况下均表现出比常规膜电极更高的电池性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的镍纳米带的XRD图谱。

图2为本发明实施例1制备的镍纳米带的SEM照片。

图3为本发明实施例2制备的铂纳米片的XRD图谱。

图4为本发明实施例2制备的铂纳米片的TEM照片。

图5为本发明实施例2制备的铂纳米片的伏安测试曲线。

图6为本发明实施例2制备的铂纳米片的氧还原性能测试曲线。

图7为本发明实施例3制备的膜电极的电池放电性能测试曲线。

图8为本发明实施例4制备的多孔铂镍纳米片的XRD图谱。

图9为本发明实施例4制备的多孔铂镍纳米片的TEM照片。

图10为本发明实施例4制备的多孔铂镍纳米片的伏安测试曲线。

图11为本发明实施例4制备的多孔铂镍纳米片的氧还原性能测试曲线。

图12为本发明实施例5制备的膜电极的电池放电性能测试曲线。

图13为本发明铂基纳米片电催化剂的制备方法流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，如图13所示，该方法主要以镍纳米带为模板，通过电化学置换法制备出铂纳米片，包括如下步骤：

首先执行步骤S1，制备镍纳米带，将所述镍纳米带分散于去离子水中，获得分散溶液。

作为示例，制备镍纳米带的步骤主要有镍前驱体溶液的配制和镍纳米带的水热合成。具体包括以下步骤：

1-1)镍前驱体溶液的配制：按浓度配比称取镍水溶性盐，将所述镍水溶性盐溶解于去离子水中，随后依次加入络合剂、碱性物质、表面活性剂及还原剂，再经过超声、搅拌得到镍前驱体溶液。

作为示例，所述镍水溶性盐包括氯化镍、硫酸镍及硝酸镍中的至少一种，所述络合剂包括酒石酸钠(Na₂C₄H₄O₆)，所述碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾及氨水中的至少一种，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，所述还原剂包括一水合次亚磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)。当然，也可以选择其他适合的镍水溶性盐、络合剂、碱性物质、表面活性剂及还原剂，在此不做限制。

作为示例，所述镍前驱体溶液中，所述镍水溶性盐的体积摩尔浓度介于0.04M～0.06M之间，所述络合剂的体积摩尔浓度介于0.7M～0.8M之间，所述碱性物质的体积摩尔浓度介于4.5M～5.5M之间，所述表面活性剂的体积摩尔浓度介于0.01M～0.02M之间，所述还原剂的体积摩尔浓度介于0.35M～0.45M之间。

1-2)镍纳米带的水热合成：将所述镍前驱体溶液置于聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在第二设定温度下反应获得所述镍纳米带。

作为示例，步骤1-2)中，所述第二设定温度介于110℃～120℃之间，所述反应的时间介于24h～30h之间。优选地，所述第二设定温度介于110℃～115℃之间，所述反应的时间介于24h～26h之间。

合成所述镍纳米带之后，将所述镍纳米带分散于去离子水中。作为示例，分散获得的所述镍纳米带的质量浓度介于3mg/mL～4mg/mL之间。

然后执行步骤S2，配制铂前驱体溶液和酸溶液，将所述铂前驱体溶液和所述酸溶液加入至所述分散溶液中，在第一设定温度下，发生镍与铂之间的电化学置换反应，获得铂纳米片。

需要说明的是，将所述铂前驱体溶液和所述酸溶液加入至所述分散溶液中，两者的加入顺序不限，优选先加入所述铂前驱体溶液，再加入所述酸溶液。

作为示例，所述铂前驱体溶液包括四氯铂酸钾溶液、六氯铂酸钾溶液及氯铂酸钠溶液中的至少一种，所述铂前驱体溶液的体积摩尔浓度介于1.5mM～2.0mM之间。

作为示例，所述酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液及醋酸溶液中的至少一种，所述酸溶液的体积摩尔浓度介于1.0M～2.0M之间。

当然，所述铂前驱体溶液和所述酸溶液的种类并不限于以上列举的几种。

作为示例，步骤S2中，所述第一设定温度介于60℃～90℃之间，所述电化学置换反应的时间介于2h～4h之间。

另外，本发明还提供一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，如图13所示，该方法与上述制备铂纳米片的方法类似，主要以镍纳米带为模板，再通过电化学置换法以及热处理、酸清洗等工艺制备铂基纳米片，制备的铂基纳米片为多孔铂镍纳米片。所述制备方法包括如下步骤：

S1’制备镍纳米带，将所述镍纳米带分散于去离子水中，获得分散溶液；

S2’配制铂前驱体溶液，将所述铂前驱体溶液加入至所述分散溶液中，在第一设定温度下，发生镍与铂之间的电化学置换反应，获得中间物；

S3’将所述中间物在惰性气体保护下进行热处理，之后利用酸溶液进行清洗，以获得多孔铂镍纳米片。

其中，步骤S1’中镍纳米带的制备与分散与上述制备铂纳米片的步骤S1方法相同，在此不再一一赘述。

作为示例，步骤S2’中，所述铂前驱体溶液包括四氯铂酸钾溶液，六氯铂酸钾溶液，氯铂酸钠溶液中的至少一种，所述铂前驱体溶液的体积摩尔浓度介于1.5mM～2.0mM之间。当然，所述铂前驱体溶也可以是其他适合类型的溶液。

作为示例步骤S2’中，所述第一设定温度介于60℃～90℃之间，所述电化学置换反应的时间介于2h～4h之间。

作为示例，步骤S3’中，所述惰性气体包括氮气及氩气中的一种。

作为示例，所述步骤S3’中，所述热处理的温度介于300℃～400℃之间，所述热处理的时间介于1h～4h之间。

作为示例，步骤S3’中，所述酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液及醋酸溶液中的至少一种，所述酸溶液的体积摩尔浓度介于1.0M～2.0M之间。

以下通过具体实施例对本发明步骤中镍纳米带(Ni NBs)的制备、铂纳米片(PtNSs)的制备及多孔铂镍纳米片(PtNi NSs)的制备及其表征与测试进行说明。

实施例1：Ni NBs的制备

(1)镍前驱体溶液的配制。称取2.971g NiCl₂·2H₂O溶解在250ml去离子水中，并置于500mL烧杯中。接着依次称取43.14g Na₂C₄H₄O₆，50g NaOH，1.307g SDBS和10.599gNaH₂PO₂·H₂O，加入到烧杯中，并通过超声、搅拌得到混合均匀的镍前驱体溶液。

(2)Ni NBs的制备。将(1)中配制好的镍前驱体溶液转移置容积为300mL的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封好后置于110℃马弗炉中反应24小时。反应结束后冷却至室温，得到褐色固体产物镍纳米带。接着依次用去离子水和无水乙醇清洗干净，后置于60°℃真空烘箱干燥3小时。

(3)对所得到产物进行XRD表征，结果如图1所示，发现其各峰位置均与镍元素的标准图谱吻合，表明所合成产物为镍单质。XRD图谱中没有其他衍射峰出现，说明通过本文的方法可以制备出高纯度的Ni产物。对所得到产物进行形貌表征，结果如图2所示。可以看到，所合成的Ni产物主要呈现出带状结构，并伴有少量的纳米线和纳米片。Ni NBs的宽度为几十到几百纳米，长度则可以达到数个微米。

实施例2：Pt NSs的制备

(1)称取30mg实施案例1中所制备的Ni NBs，置于100mL具盖玻璃瓶中，并加入80mL去离子水。随后超声分散30分钟，得到均匀分散的悬浮液。

(2)将(1)中盛有Ni NBs分散液的玻璃瓶置于70℃水浴锅中。称取62.3mg K₂PtCl₄溶于10mL去离子水中，随后逐滴加入到玻璃瓶中，发生镍与铂之间的电化学置换反应。

(3)紧接着步骤(2)，量取1mL浓盐酸加入到9mL去离子水中，随后将所得溶液加入玻璃瓶中。

(4)保持玻璃瓶在70℃下反应3h。反应完成后，用去离子水将所得产物洗净，后置于60℃真空烘箱干燥3小时，得到Pt NSs。

(5)对所得到产物进行XRD表征，结果如图3所示，发现其图谱中各峰位置均与商业化铂黑的吻合。

(6)对产物进行TEM表征，结果如图4所示。可以看出，Pt产物主要呈现出纳米片结构，并伴有少量纳米管，Pt纳米管来源于Ni NBs中存在的Ni纳米线。在Ni的电化学置换过程中，Pt原子倾向于外延生长，因而形成管状结构。

(7)为了研究所制得的Pt NSs的电化学行为，在旋转圆盘电极(RDE)上进行了循环伏安(CV)和氧还原(ORR)测试。测试中使用直径为5mm的玻碳电极，使用前用Al₂O₃进行打磨并用去离子水清洗。称取4mg所合成的Pt NSs催化剂加入到3ml异丙醇溶液中，接着加入100uL 5wt.％Nafion分散液，充分超声均匀后备用。量取8μL配好的催化剂分散液，滴在玻碳电极表面并在空气中干燥，使得玻碳电极上催化剂载量为54μg cm^-2。CV测试的电压范围选择为0.05V到1.1V，扫描速度为50mV s^-1，使用的溶液为氮气饱和的0.1M HClO₄溶液。测试结果如图5所示。从图中可以得知Pt NSs的电化学活性面积(ECSA)为14.67m²g^-1 _(Pt)，和商业化的Pt黑的相近(17.26m²g^-1 _(Pt))。Pt NSs的ORR性能测试在氧气饱和的0.1M HClO₄溶液中进行，测试的转速为1600rpm，扫描速度为10mV s^-1。测试结果如图6所示，和商业化Pt黑相比，Pt NSs的ORR极化曲线的半波电位正移了20mV。表明所合成的Pt NSs具有明显增强的ORR催化活性，可用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的阴极催化剂。

实施例3：Pt NSs作为阴极催化剂应用于直接甲醇燃料电池

(1)电池气体扩散层(GDL)的制作。将购买的碳粉(XC-72R)、聚四氟乙烯(PTFE)分散液、异丙醇水溶液混合后超声均匀，喷涂到碳纸(TGPH060，20wt.％PTFE)上，随后置于马弗炉热处理。热处理温度为300℃～400℃，处理时间为20～40分钟。电池阳极侧和阴极侧GDL的碳载量分别为1.0mg cm^-2和2.0mg cm^-2。

(2)膜电极(MEA)的制作。常规阳极和阴极通过分别在GDL表面喷涂商业化的70％PtRu/C和70％Pt/C制得，同时在阳极和阴极中各加20wt.％的分散液作为质子导体。基于Pt NSs的阴极制备流程如下：称取21mg制备的Pt NSs和9mg碳粉(XC-72R)，加入到水和异丙醇的混合溶液中制备成浆料，并加入适量的Nafion(阴极催化层的20wt.％)，随后喷涂到GDL上得到基于Pt NSs的阴极。MEA的热压工艺流程如下：取制备好的阳极和阴极分别置于处理好的115质子膜的两侧，在温度为130℃和压力为6MPa的条件下热压3min，得到三明治结构的MEA。

(3)电池放电性能表征。将制备的Pt NSs作为阴极催化剂，与常规阳极和Nafion膜制作成MEA后，在被动式DMFC中进行了电池性能测试。阳极使用2.0M的甲醇溶液，阴极为自呼吸方式进空气，测试温度为25℃，测试结果如图7所示。可以看到，在Pt载量为1.0mgcm^-2时，基于Pt NSs的MEA的最大功率密度可达30.6mW cm^-2，远高于常规MEA在Pt载量为1.0mgcm^-2时的电池性能(17.4mW cm^-2)，表明本文所合成的Pt NSs适合作为DMFC的高效阴极催化剂。

实施例4：多孔PtNi NSs的制备

(1)称取40mg实施案例1中所制备的Ni NBs，置于100mL具盖玻璃瓶中，并加入90mL去离子水。随后超声分散30分钟，得到均匀分散的悬浮液。

(4)保持玻璃瓶在70℃下反应3h。反应完成后，用去离子水将所得产物A洗净，后置于60℃真空烘箱干燥3小时。

(5)将步骤(4)中得到的产物A置于氮气气氛保护的管式炉中，在400℃下热处理2h，得到产物B。随后将产物B放入0.5M的硫酸溶液中，在80℃下酸洗8h。反应完成后，用去离子水将所得产物C洗净，后置于60℃真空烘箱干燥3小时，得到多孔PtNi NSs。

(6)对所得到产物进行XRD表征，结果如图8所示，发现其图谱中各峰位置与商业化铂黑的相比，均向高衍射角度方向偏移，表明PtNi合金的形成。电感耦合等离子体(ICP)测试显示多孔PtNi NSs中Pt的含量为78.8wt％。

(7)对产物进行TEM表征，结果如图9所示。可以看出，产物主要呈现出多孔纳米片结构。

(8)为了研究所制得的Pt NSs的电化学行为，RDE上进行了CV和ORR测试。CV测试结果如图10所示。从图中可以得知多孔PtNi NSs的ECSA为20.35m²g^-1 _(Pt)，略高于商业化Pt黑(17.26m²g^-1 _(Pt))。ORR测试结果如图11所示，和商业化Pt黑相比，多孔PtNi NSs的ORR极化曲线的半波电位正移了41mV。表明所合成的多孔PtNi NSs具有明显增强的ORR催化活性，可用作DMFC的阴极催化剂。

实施例5：多孔PtNi NSs作为阴极催化剂应用于直接甲醇燃料电池

按照实施例3中的步骤，将制备的多孔PtNi NSs作为阴极催化剂，与常规阳极和Nafion膜制作成MEA后，在被动式DMFC中进行了电池性能测试。阳极使用2.0M的甲醇溶液，阴极为自呼吸方式进空气，测试温度为25℃，测试结果如图12所示。可以看到，在Pt载量为1.0mgcm^-2时，基于多孔PtNi NSs的MEA的最大功率密度可达32.2mW cm^-2，远高于常规MEA在Pt载量为1.0mgcm^-2时的电池性能(17.4mW cm^-2)，表明本文所合成的Pt NSs适合作为DMFC的高效阴极催化剂。

综上所述，本发明制备铂纳米片和多孔铂镍纳米片作为氧还原催化剂，铂纳米片和多孔铂镍纳米片均表现出比商业化铂黑更好的氧还原反应催化活性；应用于直接甲醇燃料电池，基于铂纳米片和多孔铂镍纳米片的膜电极在相同催化剂载量的情况下均表现出比常规膜电极更高的电池性能。本发明通过结合模板法和电化学置换法制备出铂基纳米片，制备工艺简单且适合规模化，适用于直接醇类电池及质子交换膜燃料电池领域。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

2)配制铂前驱体溶液和酸溶液，将所述铂前驱体溶液和所述酸溶液加入至所述分散溶液中，在第一设定温度下，发生镍与铂之间的电化学置换反应，获得铂纳米片。

2.根据权利要求1所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，制备镍纳米带的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1-1)中，所述镍水溶性盐包括氯化镍、硫酸镍及硝酸镍中的至少一种，所述络合剂包括酒石酸钠，所述碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾及氨水中的至少一种，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠，所述还原剂包括一水合次亚磷酸钠。

4.根据权利要求2所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1-1)的所述镍前驱体溶液中，所述镍水溶性盐的体积摩尔浓度介于0.04M～0.06M之间，所述络合剂的体积摩尔浓度介于0.7M～0.8M之间，所述碱性物质的体积摩尔浓度介于4.5M～5.5M之间，所述表面活性剂的体积摩尔浓度介于0.01M～0.02M之间，所述还原剂的体积摩尔浓度介于0.35M～0.45M之间。

5.根据权利要求2所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1-2)中，所述第二设定温度介于110℃～120℃之间，所述反应的时间介于24h～30h之间。

6.根据权利要求1所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，将所述镍纳米带分散于去离子水中，获得的所述镍纳米带的质量浓度介于3mg/mL～4mg/mL之间。

7.根据权利要求1所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述铂前驱体溶液包括四氯铂酸钾溶液、六氯铂酸钾溶液及氯铂酸钠溶液中的至少一种，所述铂前驱体溶液的体积摩尔浓度介于1.5mM～2.0mM之间。

8.根据权利要求1所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液及醋酸溶液中的至少一种，所述酸溶液的体积摩尔浓度介于1.0M～2.0M之间。

9.根据权利要求1所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述第一设定温度介于60℃～90℃之间，所述电化学置换反应的时间介于2h～4h之间。

10.一种铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

11.根据权利要求10所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，制备镍纳米带的步骤包括：

12.根据权利要求11所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1-1)中，所述镍水溶性盐包括氯化镍、硫酸镍及硝酸镍中的至少一种，所述络合剂包括酒石酸钠，所述碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾及氨水中的至少一种，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠，所述还原剂包括一水合次亚磷酸钠。

13.根据权利要求11所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1-1)的所述镍前驱体溶液中，所述镍水溶性盐的体积摩尔浓度介于0.04M～0.06M之间，所述络合剂的体积摩尔浓度介于0.7M～0.8M之间，所述碱性物质的体积摩尔浓度介于4.5M～5.5M之间，所述表面活性剂的体积摩尔浓度介于0.01M～0.02M之间，所述还原剂的体积摩尔浓度介于0.35M～0.45M之间。

14.根据权利要求11所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1-2)中，所述第二设定温度介于110℃～120℃之间，所述反应的时间介于24h～30h之间。

15.根据权利要求10所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，将所述镍纳米带分散于去离子水中，获得的所述镍纳米带的质量浓度介于3mg/mL～4mg/mL之间。

16.根据权利要求10所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述铂前驱体溶液包括四氯铂酸钾溶液，六氯铂酸钾溶液，氯铂酸钠溶液中的至少一种，所述铂前驱体溶液的体积摩尔浓度介于1.5mM～2.0mM之间。

17.根据权利要求10所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述第一设定温度介于60℃～90℃之间，所述电化学置换反应的时间介于2h～4h之间。

18.根据权利要求10所述铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述惰性气体包括氮气及氩气中的一种。

19.根据权利要求10所述铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述热处理的温度介于300℃～400℃之间，所述热处理的时间介于1h～4h之间。

20.根据权利要求10所述的铂基纳米片电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液及醋酸溶液中的至少一种，所述酸溶液的体积摩尔浓度介于1.0M～2.0M之间。