CN110021758B - 有机体系中电沉积制备的Pt-M金属合金催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机体系中电沉积制备的Pt‑M金属合金催化剂；所述催化剂导电性载体为碳基的；在有机溶剂中，Pt‑M金属共沉积制备而成的Pt‑M金属合金纳米颗粒，并以物理负载的方式均匀分散于载体表面。制备过程中，将Pt源前驱体和M源前驱体溶于有机溶剂，混合溶液中金属前驱体的体积摩尔浓度均为1～20mmol/L。另外，惰性气氛保护下排除溶液中的氧气，进行后续的不同沉积电位下沉积，并进行循环伏安电化学清洗。通过本发明的方案，可达到所制备的Pt‑M金属合金纳米颗粒催化剂的铂载量的进一步降低和催化活性的增强，贵金属综合利用效率的极大提高，并且使之氧还原活性提高，降低贵金属催化剂的综合成本等目标。

Description

有机体系中电沉积制备的Pt-M金属合金催化剂
技术领域
本发明涉及纳米材料，电化学技术以及燃料电池催化剂领域，具体涉及一种有机体系中电沉积制备的Pt-M金属合金催化剂及其制备方法。
背景技术
由于能量转换效率高，无环境污染，噪音低，可靠性好等特点，燃料电池已经发展为一种潜力很大的新能源技术。然而，燃料电池技术在汽车、分布式发电和便携式电子领域的大规模应用仍具有诸多阻碍，其中阴极催化剂的高成本问题即是最主要的挑战。虽然非铂催化剂在成本上具有极大优势，但其催化活性和稳定性与铂基催化剂相比现今仍有相当的距离。就目前状况来看，开发新型低铂高性能催化剂仍是实现质子交换膜燃料电池(PEMFCs)商业化的必由之路。
氢能具有高燃烧热值(约为汽油3倍)，广泛的制取途径，应用前景非常广泛；更重要的是，其最终产物仅为水，是零污染的真正清洁能源。质子交换膜燃料电池(ProtonExchange Membrane Fuel Cells，PEMFCs)，通过电化学途径能够将氢气中的化学能直接转变为电能，且相较于其它类型燃料电池，具有工作温度低、启动快等优势，是电动汽车动力装置的最理想选择。然而，PEMFC阴极的氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction，ORR)动力学缓慢，过电势很大，需要使用Pt贵金属做电催化剂从而加速其反应。降低PEMFC阴极电催化剂的Pt用量的主要途径包括开发新型、高活性的Pt-M(主要为过渡金属)合金催化剂、Pt基核壳结构催化剂以及非Pt催化剂。
然而，传统化学合成受制于合成手段单一，对于组分及形貌的控制方法有限，极大地限制了阴极贵金属催化剂的进一步突破。而电化学合成方法克服了上述传统化学合成法的局限性，在可控性方面具有极高的优势，且一直以来采用电化学方法在有机电解液体系中制备形貌可控的Pt-M合金催化剂的研究鲜有报道，具有相当的发展前景。电化学合成的可控性体现在可简单通过电极电位(或电流密度)改变来调控颗粒的成核和生长，诱导高指数晶面的生长，从而控制纳米合金颗粒形貌。传统的电化学合成广泛应用于水体系中，而有机电解液体系由于具有更宽的电化学窗口从而更容易实现电极电位比较负的金属(如Fe、Co、Ni)的沉积。因此，选择合适的有机电解液体系可有效缩小不同金属电极电位的差别，更有利于制备合金催化剂结合电化学方法，在有机体系中，可以获得相比传统化学合成法更高的可控性优势，更利于合成出大小均一、具有特定形貌的高ORR活性Pt合金催化剂。
为满足质子交换膜燃料电池商业化需求，我们必须进一步降低阴极氧还原的Pt用量并提高其耐久性。本发明涉及的基于4d、5d结构过渡金属的一种有机体系中电沉积制备Pt-金属合金催化剂及其制备的方法，表现了出优异的氧还原电催化活性，能有效用于加快质子交换膜燃料电池的商业化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供了一种有机体系中电沉积制备的Pt-M金属合金催化剂及其制备方法。本发明的催化剂具有极高的氧还原活性，在酸性条件下拥有优异的电化学稳定性并且贵金属综合利用率较高。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
第一方面，本发明涉及一种Pt-M金属合金催化剂，其特征在于，所述催化剂是由Pt-M金属合金纳米颗粒以物理负载的方式均匀分散于碳基导电性载体表面而成；所述Pt-M金属合金纳米颗粒是由至少部分地被原子级薄层的零价或部分带电的Pt、M原子所包覆组成，或是由金属Pt、M交联结合组成至零价或部分带电；所述M为基于3d，4d，5d结构的过渡金属元素。
优选的，所述碳基导电性载体为碳黑、石墨化碳、石墨、玻碳以及活性炭中的一种或几种。
优选的，所述玻碳是将聚丙烯腈树脂或酚醛树脂等在惰性气氛中缓慢加热至高温(达1800℃)处理成外形似玻璃状的非晶形碳。适于作电极的电子导体材料。
优选的，所述玻碳表面直径为1mm～20mm。
优选的，所述Pt-M金属合金中M源金属为基于3d，4d，5d结构的过渡金属。所述M包括Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Ag、Au、Ru、Y、La、Ce和Gd。
优选的，所述Pt-M金属合金纳米颗粒的粒径为1～500nm。
更优选的，所述Pt-M金属合金纳米颗粒的粒径为1～20nm。
优选的，所述Pt-M金属合金纳米颗粒是清晰可分开的，或是成块的。所述成块指的是颗粒相互之间是低度、中度或高度有组织的。
优选的，所述Pt-M金属合金纳米颗粒是在有机溶剂中，加入支持电解质、Pt源金属前驱体、M源金属前驱体后，利用电沉积的方法，Pt-M金属共沉积制备而得的。
优选的，所述电沉积的方法是由恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合使用。
优选的，所述有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，甲醇(McOH)，苯甲醇(BnOH)，四氢呋喃(THF)，碳酸丙烯酯(PC)，硝基甲烷(NM)，乙腈(AN)，二甲亚砜(DMSO)组成中的一种或几种。
优选的，所述有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，甲醇(McOH)，苯甲醇(BnOH)，四氢呋喃(THF)，碳酸丙烯酯(PC)，硝基甲烷(NM)，乙腈(AN)组成中的一种或几种。
优选的，所述有机溶剂是由N,N-二甲基甲酰胺(DMF)组成，其纯度为80％～100％。
优选的，所述有机溶剂是由二甲亚砜(DMSO)组成，其纯度为80％～100％。
优选的，所述支持电解质是由NaClO4，LiClO4，KOH，KOCH3，NaOCH3，NH4Cl，季铵盐(R4NX)，NaClO4，Mg(ClO 4)2，LiCl，NaBF4，高氯酸四氟铵盐(R4NClO4)，四丁基氟硼酸盐(NBu4BF4)，NaNO3，R4NBF4，NaNO3，KClO4，NaOAc，四丁基氯化(C16H36ClN)组成中的一种或几种。
优选的，所述支持电解质是四丁基氯化氨(C16H36ClN)，其纯度为90％～100％。
优选的，所述支持电解质是KClO4，其纯度为90％～100％。
优选的，所述支持电解质是季铵盐(R4NX)，其纯度为90％～100％。
优选的，所述支持电解质是由季铵盐(R4NX)组成，包括但不限于单季铵，双季铵盐(Gemini季铵盐)，三季铵盐，多季铵盐，超支化季铵盐。
优选的，所述支持电解质是由高氯酸四铵盐(R4NClO4)组成，其纯度为90％～100％。
优选的，所述支持电解质是由高氯酸四铵盐(R4NClO4)组成，包括但不限于高氯酸四丁基铵，高氯酸四丙基铵，高氯酸四乙基铵，高氯酸四甲基铵。
优选的，所述Pt源金属前驱体是氯铂酸，六氯合铂酸钾，四氯合铂酸钾，氢氧化亚铂，乙酰丙酮铂，氯化铂中的一种或几种。其纯度为90％～100％。
优选的，所述Pt源金属前驱体是由氯铂酸组成，其纯度为90％～100％。
优选的，所述Pt-M金属合金中M源金属前驱体是常见的金属盐，包括但不限于磷酸亚铁，乙酸丙酮铁，乙酸丙酮钴，乙酸丙酮镍，乙酸丙酮锰，乙酸丙酮铜，乙酸丙酮银，等相关金属盐组成中的一种或几种。
本发明的电沉积体系选用DMF+高氯酸钾+氯铂酸+乙酰丙酮钴/乙酰丙酮镍时，可有效缩小不同金属电极电位的差别，最有利于结合电化学方法制备合金催化剂。
另一方面，本发明涉及一种如上述任一种Pt-M金属合金催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将支持电解质、Pt源金属前驱体、M源金属前驱体溶于有机溶剂形成溶液a；
S2、以溶液a作为电沉积液，以碳基导电性载体制成的电极作为工作电极，以铂箔作为对电极、以饱和甘汞电极作为参考电极，在工作电极表面电沉积Pt-M金属合金纳米颗粒，即得所述Pt-M金属合金催化剂。
优选的，所述溶液a中Pt源金属前驱体的体积摩尔浓度为1～20mmol/L，M源金属前驱体的体积摩尔浓度为1～20mmol/L。
优选的，步骤S1中还包括将溶液a在惰性气氛保护下去除O2并超声分散0.5～5分钟的步骤。
优选的，步骤S2中，在-1.5V到-2.2V(vs.SCE)的不同沉积电位下进行沉积，扫描速率为1～50mV/s。
优选的，步骤S2中还包括电沉积后在0.3～0.85V之间进行循环伏安电化学清洗的步骤。
第三方面，本发明还涉及一种上述任一项所述的Pt-M金属合金催化剂在催化燃料电池阴极或金属-空气电池空气电极中的氧还原反应中的用途。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
所制备的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂使铂载量的进一步降低、催化毒性的降低、和或催化活性的增强，贵金属的综合利用效率极大地提高，并且使之氧还原活性提高，降低了贵金属催化剂的综合成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的SEM图像；
图2为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的TEM图像；
图3为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的循环伏安曲线；扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为20mV/s；
图4为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的氧还原极化曲线；扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为10mV/s，电极转速为1600rpm；
图5为实施例2制得的Ni@Pt纳米颗粒的SEM图像；
图6为实施例2制得的Ni@Pt纳米颗粒的循环伏安曲线；扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为20mV/s；
图7为实施例2制得的Ni@Pt纳米颗粒的氧还原极化曲线；扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为10mV/s，电极转速为1600rpm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下各实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的基本制备步骤为：按照一定的质量比称取Pt源和M金属源前驱体盐。将Pt源和M金属源前驱体盐溶于一定量的有机溶剂中搅拌混合均匀，在惰性气氛下，去除O2并超声0.5～5分钟以分散均匀；将上一步骤中配制的溶液加入电解池中，在工作电极上施加-1.5V到-2.2V的不同沉积电位(vs.SCE)；沉积完成后，以50mV/s的扫速在0.3～0.85V之间进行循环伏安电化学清洗，最终在工作电极表面得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
在进行电沉积之前，电极用0.5μm，0.3μm，0.05μm氧化铝粉末机械抛光，然后依次在水和乙醇中超声处理30秒。进行电沉积时，所有电沉积均在标准三电极玻璃电解池中进行，使用1cm2铂箔作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极。对于Pt催化剂的电沉积，电极在自制的溶液中分别在-1.5V至-2.2V(vs.SCE)的不同沉积电位下沉积5分钟。由于Pt前驱体的浓度低，KClO4用作支持电解质以增加溶液的电导率。用于电沉积Pt催化剂的电位是指相对于SCE的电位以方便比较，而用于表征ORR性能的所有其他电位是指相对于RHE的电位。所有电流密度均标准化为RDE的几何面积(0.196cm2)。
实施例1
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备步骤如下：
1、采用电子天平按照一定的质量称取相应的试剂，Pt源为氯铂酸，M金属源为乙酰丙酮钴前驱体盐，支持电解质为高氯酸钾，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂DMF中搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声3分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为25mV/s，并在0.55V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、将得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
图1为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的SEM图片，所采用的沉积方法为恒电位电沉积，沉积电位为-1.9V(vs.Pt线参比电极)，沉积时间为900s；由图1可知催化剂没有发生严重的团聚现象，颗粒尺寸分布均一，SEM-EDS面扫表征结果显示催化剂组成为Pt4Co。图2为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的TEM图片，沉积条件如前所述；由图2可知，PtCo纳米颗粒平均尺寸为4.34nm。
图3为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的循环伏安曲线，扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为20mV/s；由图3可知，根据氢吸脱附区域的特征峰形状可以判断颗粒表面为富Pt结构，同时通过积分氢脱附区域的面积可以得到所制备的纳米颗粒的电化学活性面积为0.68cm-2。图4为实施例1制得的PtCo纳米颗粒的氧还原极化曲线，扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为10mV/s，电极转速为1600rpm；由图4计算可得，PtCo纳米颗粒的氧还原比表面积活性为2.29mA·cm-2 Pt，相当于商业Pt/C催化剂(0.26mA·cm-2 Pt)的8.81倍。
由制备步骤及表征结果可知所制备的PtCo合金纳米颗粒通过电沉积的方式物理负载在玻碳电极表面，所述PtCo金属合金纳米颗粒是由至少部分地被原子级薄层的零价或部分带电的Pt、Co原子所包覆组成，或是由金属Pt、Co交联结合组成至零价或部分带电；颗粒平均尺寸为4.34nm，分散均匀，且表现出了较高的氧还原活性。
实施例2
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备制备步骤同实施例1，所不同之处在于：
1、采用电子天平按照一定的质量称取试剂，Pt源为氯铂酸，M金属源为乙酰丙酮镍前驱体盐，支持电解质为高氯酸钾，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂DMF中搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声3分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为25mV/s，并在0.55V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、之后得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
图5为实施例2制得的PtNi纳米颗粒的SEM图片，所采用的沉积方法为分步电沉积，首先在含有10mM乙酰丙酮镍的电解液中，施加-1.6V(vs.Pt线参比电极)的沉积电位并保持沉积时间为300s得到Ni纳米颗粒，然后将上一步所制备的电极置入含有4mM氯铂酸的电解液中，施加-1.8V(vs.Pt线参比电极)的沉积电位并保持沉积时间为300s得到Ni@Pt纳米颗粒；由图5可知催化剂形貌为特异性纳米花状结构，PtNi纳米颗粒平均尺寸为458nm。
图6为实施例2制得的Ni@Pt纳米颗粒的循环伏安曲线，扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为20mV/s；由图6可知，通过积分氢脱附区域的面积计算得到所制备的纳米颗粒的电化学活性面积为1.36cm-2。图7为实施例2制得的Ni@Pt纳米颗粒的氧还原极化曲线，扫描区间为-0.28V至0.78V(vs.SCE)，扫速为10mV/s，电极转速为1600rpm；由图7计算可得，Ni@Pt纳米颗粒的氧还原比表面积活性为0.88mA·cm-2 Pt，相当于商业Pt/C催化剂(0.26mA·cm-2 Pt)的3.38倍。
由制备步骤及表征结果可知所制备的PtNi合金纳米颗粒通过电沉积的方式物理负载在玻碳电极表面，所述PtNi金属合金纳米颗粒是由至少部分地被原子级薄层的零价或部分带电的Pt、Ni原子所包覆组成，或是由金属Pt、Ni交联结合组成至零价或部分带电；颗粒平均尺寸为458nm，物理形貌为特异性花状结构，且表现出了较高的氧还原活性。
实施例3
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备制备步骤同实施例1，所不同之处在于：
1、采用电子天平按照一定的质量称取试剂，Pt源为氯铂酸，M金属源为乙酰丙酮镍前驱体盐，支持电解质为四丁基氯化铵，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂DMF中搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声0.5分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为5mV/s，并在0.3V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、将得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
实施例4
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备步骤如下：
1、采用电子天平按照一定的质量称取试剂，Pt源为氯铂酸，M金属源为乙酰丙酮钴前驱体盐，支持电解质为四丁基氯化铵，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂DMF中搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声5分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为50mV/s，并在0.85V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、将得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
实施例5
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备步骤如下：
1、采用电子天平按照一定的质量称取试剂，Pt源为乙酰丙酮铂，M金属源为乙酰丙酮钴前驱体盐，支持电解质为高氯酸钾，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂DMF中搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声2分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为20mV/s，并在0.65V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、将得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
实施例6
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备步骤同实施例1，所不同之处在于：
1、采用电子天平按照一定的质量称取试剂，Pt源为乙酰丙酮铂，M金属源为乙酰丙酮镍前驱体盐，支持电解质为高氯酸钾，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂中DMF搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声2.5分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为35mV/s，并在0.45V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、将得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
实施例7
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备步骤同实施例1，所不同之处在于：
1、采用电子天平按照一定的质量称取试剂，Pt源为乙酰丙酮铂，M金属源为乙酰丙酮镍前驱体盐，支持电解质为四丁基氯化铵，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂DMF中搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声3.5分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为40mV/s，并在0.7V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、将得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
实施例8
本实施例的具有高催化性能的Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂的制备步骤如下：
1、采用电子天平按照一定的质量称取试剂，Pt源为乙酰丙酮铂，M金属源为乙酰丙酮钴前驱体盐，支持电解质为四丁基氯化铵，通入惰性气体N2，加入到一定量的有机溶剂DMF中搅拌混合，并充分搅拌均匀；
2、将上述混合液体加入分子筛除水；
3、将上述反应产物进行超声1分钟以分散均匀；
4、连接电化学装置，电极在-1.5V到-2.2V的不同沉积电位下进行沉积(vs.SCE)；扫描速率为15mV/s，并在0.4V之间进行循环伏安电化学清洗。
6、利用恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合，合成产物，真空干燥后得到Pt-M金属合金纳米颗粒催化剂。
7、将得到的催化剂，后续处理后进行电化学测试。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种Pt-M金属合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂是由Pt-M金属合金纳米颗粒以物理负载的方式均匀分散于碳基导电性载体表面而成；所述Pt-M金属合金纳米颗粒是由至少部分地被原子级薄层的零价或部分带电的Pt、M原子所包覆组成，或是由金属Pt、M交联结合组成至零价或部分带电；
所述制备方法包括如下步骤：
S1、将支持电解质、Pt源金属前驱体、M源金属前驱体溶于有机溶剂形成溶液a；
所述M源金属前驱体为乙酰丙酮钴或乙酰丙酮镍；所述支持电解质为KClO4；所述Pt源金属前驱体为氯铂酸；所述有机溶剂为DMF；
S2、以溶液a作为电沉积液，以碳基导电性载体制成的电极作为工作电极，以铂箔作为对电极、以饱和甘汞电极作为参考电极，在工作电极表面电沉积Pt-M金属合金纳米颗粒，即得所述Pt-M金属合金催化剂；所述工作电极表面的沉积电压为-1.5V到-2.2V；所述电沉积的方法是由恒电流电沉积法，恒电位电沉积法，循环伏安电沉积法，阶跃电势电沉积法，组成中的一种或几种组合使用。
2.根据权利要求1所述的Pt-M金属合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳基导电性载体为碳黑、石墨化碳、石墨、玻碳以及活性炭中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的Pt-M金属合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述Pt-M金属合金纳米颗粒的粒径为1～500nm。
4.根据权利要求1所述的Pt-M金属合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述Pt-M金属合金纳米颗粒是清晰可分开的，或是成块的。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的方法制得的Pt-M金属合金催化剂在催化燃料电池阴极或金属-空气电池空气电极中的氧还原反应中的用途。
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