CN110639593A - 一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂及其制备方法和应用，所述硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂是由掺杂硼、氮的碳多孔纳米管以及包覆在掺杂硼、氮的碳多孔纳米管上的铂合金纳米颗粒组成，铂合金纳米颗粒的负载量为掺杂硼、氮的碳多孔纳米管的质量的2%‑20%；所述铂合金为铂钴、铂镍、铂铜或铂铁。本发明制备的催化剂成本低、且用于电催化反应制取臭氧有较高的反应效率，电催化反应过程的操作条件温和、绿色无污染，产生的臭氧量较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
臭氧，是一种强氧化剂。由于其极强的氧化性，在水处理，化学氧化，食品加工，医疗等各个领域都发挥着巨大的作用。尤其在水处理领域，臭氧在水中对细菌、病毒等微生物杀灭率高、速度快，对有机化合物等污染物质去除彻底而又不产生二次污染。随着水源受有机化学工业产物污染，氯消毒后会产生氯仿、二氯甲烷、四氯化碳等氯化有机物，这些物质具有致癌性，而臭氧处理中氧化作用不产生二次污染化合物。
目前，工业上臭氧的产生方式主要有：无声放电法、紫外线法、电化学法等等。无声放电法为获得较高的臭氧浓度和生产效率，在臭氧发生过程中，还必须配置效果优良的气体干燥和发生装置冷却系统，因此设备庞大，投资费用高，且移动不便，产生的臭氧浓度不高，由于高压电离，臭氧混合物中还含有一定量的氮氧化物(NOx)致癌物质。而紫外线辐射法产量少、结构较复杂、波长难控制。采用电化学反应装置，具有设备简单，体积小，移动方便，操作简便等优点，且不产生有害的氮氧化物。因此，近年来，美、德、法、英等国正在积极开展电解法制取臭氧的研究和开发工作。现有的用于催化电化学反应制臭氧的催化剂，通常存在催化剂成本高、催化效率低的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂及其制备方法和应用，本发明制备的催化剂成本低、且用于电催化反应制取臭氧有较高的反应效率，电催化反应过程的操作条件温和、绿色无污染，产生的臭氧量较高。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，其特征在于其是由掺杂硼、氮的碳多孔纳米管以及包覆在掺杂硼、氮的碳多孔纳米管中的铂合金纳米颗粒组成，铂合金纳米颗粒的负载量为掺杂硼、氮的碳多孔纳米管的质量的2%-20%；所述铂合金为铂钴、铂镍、铂铜或铂铁。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，其特征在于铂合金纳米颗粒的负载量为掺杂硼、氮的碳多孔纳米管的质量的10%。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将聚乙二醇、尿素、硼酸、非贵金属盐和铂源一并溶于水中，混合均匀，形成的溶液在80-200℃温度下干燥6-24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在高纯气体气氛下焙烧，焙烧温度为200-900℃，焙烧时间为0.5-8小时，即制得所述硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述非贵金属盐为乙酰丙酮钴、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮铁或乙酰丙酮铜；所述聚乙二醇、尿素和硼酸的质量比为0.08~0.12 : 0.8~1.2 : 0.02~0.05。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，聚乙二醇、非贵金属盐和铂源的质量比为50 : 0.8~1.5 : 1~2；所述铂源为乙酰丙酮铂。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，高纯气体为氮气。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂在电化学法制取臭氧中的应用。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂在电化学法制取臭氧中的应用，其特征在于包括以下步骤：由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应，两个电极室之间保持水、气畅通，以饱和硫酸钾水溶液作为电解液，将所述硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂涂布在碳布上作为阳极室内的工作电极，将铂片作为阴极室内的对电极，反应电流控制在5-50 mA，槽电压控制在2-10 V之间，进行电催化制取臭氧反应得到臭氧产品。
所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂在电化学法制取臭氧中的应用，其特征在于反应电流控制在20-30 mA；槽电压控制在3-5 V。
本发明的硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂用于电催化反应制取臭氧时，反应式如下：
相对于现有技术，本发明取得的有益效果是：
1）本发明的硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，是以聚乙二醇、尿素、硼酸、非贵金属盐和铂源为原料，用热解法一步制备得到，制备步骤简单；
2）本发明的硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备过程中，将聚乙二醇、尿素、硼酸、非贵金属盐和铂源混合于水中并于80-200℃温度下干燥6-24小时蒸发除去水分后，所得固体混合物再进行高温煅烧，固体混合物中的尿素遇高温分解会产生还原性气体氨气（尿素分解产生的还原性气体将非贵金属盐和铂源还原，尿素分解产生的还原性气体也具有造孔作用），本发明使用的尿素在高温煅烧过程中释放含氮的气体，并且与聚乙二醇在高温煅烧过程中形成的碳材料反应形成C3N4纳米片（尿素提供了成管位点，使在后续的焙烧过程可以成管），硼酸在高温煅烧过程中分解形成B2O3，B2O3进一步吸引氮原子形成硼氮键，随着煅烧温度的升高，这些掺杂硼的C3N4纳米片在高温煅烧的过程中形成石墨烯碳框架结构，且该石墨烯碳框架结构在高温中会起皱、卷曲，形成硼、氮掺杂碳多孔纳米管材料，活性组分铂合金纳米颗粒包覆在所述硼、氮掺杂碳多孔纳米管材料中。硼、氮掺杂碳多孔纳米管的结构，具有较大的比表面积，有利于增大电解反应效率。
3）本发明的硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备过程中，将聚乙二醇、尿素、硼酸、非贵金属盐和铂源直接混合于水中后，再依次进行蒸发除去水分、高温煅烧，制得的铂合金纳米颗粒的活性组分包覆在硼、氮掺杂碳多孔纳米管材料载体中，相对于传统的活性组分负载在载体上，性组分在反应中不易团聚，具有很好的稳定性和反应活性。
4）本发明制备的催化剂载体为硼、氮掺杂碳多孔纳米管材料，空心碳纳米管结构有益于反应原料、反应产物的传质扩散，且管状结构具有良好的导电性和大的比表面积。
5）本发明的硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，与现有技术常用的贵金属催化剂相比，大幅度降低了贵金属铂的使用量，有利于降低成本。且本发明的硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂用于电催化制备臭氧，电催化反应过程条件温和，绿色无污染，产臭氧量较高；本发明的硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，掺杂硼、氮的碳多孔纳米管与铂合金纳米颗粒的协同作用，大幅提高了催化效率，同时具有很好的稳定性。
附图说明
图1a为实施例1制备的PtCo@BCN催化剂在1μm下的SEM图；
图1b为实施例1制备的PtCo@BCN催化剂在100 nm下的TEM图；
图2为实施例1制备的PtCo@BCN催化剂和实施例7商业Pt/C催化剂用于电催化制取臭氧时，产生臭氧浓度的实时检测对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
以下实施例中，聚乙二醇均采用聚乙二醇2000。
实施例1：PtCo@BCN催化剂的合成及其电催化制备臭氧
1）将硼酸0.15 g、尿素5 g、聚乙二醇0.5 g，乙酰丙酮钴0.013g，乙酰丙酮铂0.015g溶解到50 mL水中超声分散均匀，常温搅拌1小时均匀混合后，将得到的溶液转移到烘箱中，在80℃下干燥24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在氮气气氛下，从室温以5℃/min的速率升温到900℃，并在900℃下煅烧6小时，得到硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，标记为PtCo@BCN催化剂（所述PtCo@BCN催化剂进行BET表征，结果其比表面积为865平方米每克）。所述PtCo@BCN催化剂在1μm下的SEM图如图1a，所述PtCo@BCN催化剂在100nm下的TEM图如图1b所示。从图1a可以看出，实施例1制备的PtCo@BCN催化剂呈现卷曲的空心纳米管结构。从图1b可以看出，实施例1制备的PtCo@BCN催化剂上均匀分散有纳米颗粒物（该纳米颗粒物即为铂合金）。
对实施例1制备得到的PtCo@BCN催化剂的催化性能进行测试，具体方法如下：
称取8 mg所制备的PtCo@BCN催化剂颗粒，同900 μL乙醇和100 μL的Nafion溶液（Nafion溶液质量浓度为5%）混合，超声0.5小时，将催化剂完全分散于乙醇与Nafion溶液的混合液中，得到均匀的催化剂浆料。将碳布裁剪约为2 cm × 2 cm大小，将分散好的催化剂浆料全部均匀滴涂在碳布上，干燥后作为工作电极（即PtCo@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极）。
由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应。在阳极室，PtCo@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极；在阴极室，铂片作为对电极，电解液为饱和硫酸钾水溶液。H型电解槽一端连接臭氧检测仪，实时检测臭氧的产生情况。电催化制取臭氧反应时，电流控制在50mA，槽电压控制在2-6 V之间，反应时间1小时。随着反应的进行，电催化反应制得的臭氧浓度的实时检测图如图2所示。从图2上可知，随着反应的进行，臭氧浓度在逐渐增加，反应时间达到1小时的臭氧浓度可以达到1458ppb。
为了验证实施例1制备的PtCo@BCN催化剂的催化稳定性，将上述反应1次（总反应时间1h）后的阳极室工作电极放置一天后，进行重复电催化制备臭氧反应实验（阳极室工作电极每次利用后均放置一天，然后再进行下一次利用）。阳极室工作电极重复利用反应的第1次的实验中，反应达到1h后的臭氧浓度可以达到1452ppb。阳极室工作电极重复利用反应的第2次的实验中，反应达到1h后的臭氧浓度可以达到1446ppb。阳极室工作电极重复利用反应的第3次的实验中，反应达到1h后的臭氧浓度可以达到1439ppb。可以看出阳极室工作电极的重复利用过程中，电催化效果基本没有减弱，说明实施例1制备的PtCo@BCN催化剂具有较好的稳定性。
实施例2：PtNi@BCN催化剂的合成及其电催化制备臭氧
1）将硼酸0.15 g、尿素5 g、聚乙二醇0.5 g，乙酰丙酮镍0.01g，乙酰丙酮铂0.015g，溶解到50 mL水中超声分散均匀，常温搅拌1小时均匀混合后，将得到的溶液转移到烘箱中，在80℃下干燥24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在氮气气氛下，从室温以5℃/min的速率升温到900℃，并在900℃下煅烧6小时，得到硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂镍合金纳米颗粒材料催化剂。
对实施例2制备得到的PtNi@BCN催化剂的催化性能进行测试，具体方法如下：
称取8 mg所制备的PtNi@BCN催化剂颗粒，同900 μL乙醇和100 μL的Nafion溶液（Nafion溶液质量浓度为5%）混合，超声0.5小时，将催化剂完全分散于乙醇与Nafion溶液的混合液中，得到均匀的催化剂浆料。将碳布裁剪约为2 cm × 2 cm大小，将分散好的催化剂浆料全部均匀滴涂在碳布上，干燥后作为工作电极（即PtNi@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极）。
由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应。在阳极室，PtNi@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极；在阴极室，铂片作为对电极，电解液为饱和硫酸钾水溶液。H型电解槽一端连接臭氧检测仪，实时检测臭氧的产生情况。电催化制取臭氧反应时，电流控制在50mA，槽电压控制在2-6 V之间，反应时间1小时。随着反应的进行，臭氧浓度在逐渐增加，一个小时的臭氧浓度可以达到1005ppb。
实施例3：PtFe@BCN催化剂的合成及其电催化制备臭氧
1）将硼酸0.15 g、尿素5 g、聚乙二醇0.5 g，乙酰丙酮铁0.013g，乙酰丙酮铂0.015g，溶解到50 mL水中超声分散均匀，常温搅拌1小时均匀混合后，将得到的溶液转移到烘箱中，在80℃下干燥24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在氮气气氛下，从室温以5℃/min的速率升温到900℃，并在900℃下煅烧6小时，得到硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂铁合金纳米颗粒材料催化剂。
对实施例3制备得到的PtFe@BCN催化剂的催化性能进行测试，具体方法如下：
称取8 mg所制备的PtFe @BCN催化剂颗粒，同900 μL乙醇和100 μL的Nafion溶液（Nafion溶液质量浓度为5%）混合，超声0.5小时，将催化剂完全分散于乙醇与Nafion溶液的混合液中，得到均匀的催化剂浆料。将碳布裁剪约为2 cm × 2 cm大小，将分散好的催化剂浆料全部均匀滴涂在碳布上，干燥后作为工作电极（即PtFe @BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极）。
由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应。在阳极室，PtFe@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极；在阴极室，铂片作为对电极，电解液为饱和硫酸钾水溶液。H型电解槽一端连接臭氧检测仪，实时检测臭氧的产生情况。电催化制取臭氧反应时，电流控制在50mA，槽电压控制在2-6 V之间，反应时间1小时。随着反应的进行，臭氧浓度在逐渐增加，一个小时的臭氧浓度可以达到996ppb。
实施例4：PtCu@BCN催化剂的合成及其电催化制备臭氧
1）将硼酸0.15 g、尿素5 g、聚乙二醇0.5 g，乙酰丙酮铜0.01g，乙酰丙酮铂0.015g溶解到50 mL水中超声分散均匀，常温搅拌1小时均匀混合后，将得到的溶液转移到烘箱中，在80℃下干燥24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在氮气气氛下，从室温以5℃/min的速率升温到900℃，并在900℃下煅烧6小时，得到硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂铜合金纳米颗粒材料催化剂。
对实施例4制备得到的PtCu @BCN催化剂的催化性能进行测试，具体方法如下：
称取8 mg所制备的PtCu@BCN催化剂颗粒，同900 μL乙醇和100 μL的Nafion溶液（Nafion溶液质量浓度为5%）混合，超声0.5小时，将催化剂完全分散于乙醇与Nafion溶液的混合液中，得到均匀的催化剂浆料。将碳布裁剪约为2 cm × 2 cm大小，将分散好的催化剂浆料全部均匀滴涂在碳布上，干燥后作为工作电极（即PtCu@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极）。
由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应。在阳极室，PtCu@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极；在阴极室，铂片作为对电极，电解液为饱和硫酸钾水溶液。H型电解槽一端连接臭氧检测仪，实时检测臭氧的产生情况。电催化制取臭氧反应时，电流控制在50mA，槽电压控制在2-6 V之间，反应时间1小时。随着反应的进行，臭氧浓度在逐渐增加，一个小时的臭氧浓度可以达到1022ppb。
实施例5：PtCo@BCN催化剂的合成及其电催化制备臭氧
1）将硼酸0.15 g、尿素5 g、聚乙二醇0.5 g，乙酰丙酮钴0.013g，乙酰丙酮铂0.015g，溶解到50 mL水中超声分散均匀，常温搅拌1小时均匀混合后，将得到的溶液转移到烘箱中，在80℃下干燥24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在氮气气氛下，从室温以5℃/min的速率升温到200℃，并在200℃下煅烧6小时，得到硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂钴纳米颗粒材料催化剂。
对实施例5制备得到的PtCo@BCN催化剂的催化性能进行测试，具体方法如下：
称取8 mg所制备的PtCo@BCN催化剂颗粒，同900 μL乙醇和100 μL的Nafion溶液（Nafion溶液质量浓度为5%）混合，超声0.5小时，将催化剂完全分散于乙醇与Nafion溶液的混合液中，得到均匀的催化剂浆料。将碳布裁剪约为2 cm × 2 cm大小，将分散好的催化剂浆料全部均匀滴涂在碳布上，干燥后作为工作电极（即PtCo@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极）。
由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应。在阳极室，PtCo@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极；在阴极室，铂片作为对电极，电解液为饱和硫酸钾水溶液。H型电解槽一端连接臭氧检测仪，实时检测臭氧的产生情况。电催化制取臭氧反应时，电流控制在50mA，槽电压控制在2-6 V之间，反应时间1小时。随着反应的进行，臭氧浓度在逐渐增加，一个小时的臭氧浓度可以达到860ppb。
实施例6：PtCo@BCN催化剂的合成及其电催化制备臭氧
1）将硼酸0.15 g、尿素5 g、聚乙二醇0.5 g、乙酰丙酮钴0.013g和乙酰丙酮铂0.015g溶解到50 mL水中超声分散均匀，常温搅拌1小时均匀混合后，将得到的溶液转移到烘箱中，在80℃下干燥24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在氮气气氛下，从室温以5℃/min的速率升温到350℃，并在350℃下煅烧6小时，得到硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂钴合金纳米颗粒材料催化剂。
对实施例6制备得到的PtCo@BCN催化剂的催化性能进行测试，具体方法如下：
称取8 mg所制备的PtCo@BCN催化剂颗粒，同900 μL乙醇和100 μL的Nafion溶液（Nafion溶液质量浓度为5%）混合，超声0.5小时，将催化剂完全分散于乙醇与Nafion溶液的混合液中，得到均匀的催化剂浆料。将碳布裁剪约为2 cm × 2 cm大小，将分散好的催化剂浆料全部均匀滴涂在碳布上，干燥后作为工作电极（即PtCo@BCN催化剂涂布在在碳布上的材料作为工作电极）。
由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应。在阳极室，PtCo@BCN催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极；在阴极室，铂片作为对电极，电解液为饱和硫酸钾水溶液。H型电解槽一端连接臭氧检测仪，实时检测臭氧的产生情况。电催化制取臭氧反应时，电流控制在50mA，槽电压控制在2-6 V之间，反应时间1小时。随着反应的进行，臭氧浓度在逐渐增加，一个小时的臭氧浓度可以达到910ppb。
实施例7：20wt% Pt/C催化剂的电催化制备臭氧
称取8 mg商业20wt% Pt/C催化剂（购自于阿拉丁试剂网），同900 μL乙醇和100 μL的Nafion溶液（Nafion溶液质量浓度为5%）混合，超声0.5小时，将催化剂完全分散于乙醇与Nafion溶液的混合液中，得到均匀的催化剂浆料。将碳布裁剪约为2 cm × 2 cm大小，将分散好的催化剂浆料全部均匀滴涂在碳布上，干燥后作为工作电极（即Pt/C催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极）。
由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应。在阳极室，Pt/C催化剂涂布在碳布上的材料作为工作电极；在阴极室，铂片作为对电极，电解液为饱和硫酸钾水溶液。H型电解槽一端连接臭氧检测仪，实时检测臭氧的产生情况。电催化制取臭氧反应时，电流控制在50mA，槽电压控制在2-6 V之间，反应时间1小时。随着反应的进行，电催化反应制得的臭氧浓度的实时检测图如图2所示。从图2上可知，随着反应的进行，臭氧浓度在逐渐增加，反应时间达到1小时的臭氧浓度可以达到400ppb。
从图2可以看出，在应用于电催化制取臭氧反应时，本发明的PtCo@BCN催化剂的催化反应速率及催化效果均优于商业Pt/C催化剂。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (9)
1.一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，其特征在于其是由掺杂硼、氮的碳多孔纳米管以及包覆在掺杂硼、氮的碳多孔纳米管中的铂合金纳米颗粒组成，铂合金纳米颗粒的负载量为掺杂硼、氮的碳多孔纳米管的质量的2%-20%；所述铂合金为铂钴、铂镍、铂铜或铂铁。
2.如权利要求1所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂，其特征在于铂合金纳米颗粒的负载量为掺杂硼、氮的碳多孔纳米管的质量的10%。
3.如权利要求1所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将聚乙二醇、尿素、硼酸、非贵金属盐和铂源一并溶于水中，混合均匀，形成的溶液在80-200℃温度下干燥6-24小时，使溶液中的水分完全蒸发，得到固态混合物；
2）将步骤1）所得固态混合物置于管式炉内，在高纯气体气氛下焙烧，焙烧温度为200-900℃，焙烧时间为0.5-8小时，即制得所述硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂。
4. 如权利要求3所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述非贵金属盐为乙酰丙酮钴、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮铁或乙酰丙酮铜；所述聚乙二醇、尿素和硼酸的质量比为0.08~0.12 : 0.8~1.2 : 0.02~0.05。
5. 如权利要求3所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，聚乙二醇、非贵金属盐和铂源的质量比为50:0.8~1.5:1~2；所述铂源为乙酰丙酮铂。
6.如权利要求3所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，高纯气体为氮气。
7.如权利要求1所述的一种硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂在电化学法制取臭氧中的应用。
8. 如权利要求7所述的应用，其特征在于包括以下步骤：由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应，两个电极室之间保持水、气畅通，以饱和硫酸钾水溶液作为电解液，将所述硼、氮掺杂碳多孔纳米管包覆铂合金纳米颗粒材料催化剂涂布在碳布上作为阳极室内的工作电极，将铂片作为阴极室内的对电极，反应电流控制在5-50 mA，槽电压控制在2-10 V之间，进行电催化制取臭氧反应得到臭氧产品。
9. 如权利要求8所述的应用，其特征在于反应电流控制在20-30 mA；槽电压控制在3-5V。
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