CN111235422B - 一种多孔铂的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种多孔铂的制备方法及其应用。本发明提供的制备方法包括以下步骤：将金属铂和低熔沸点的金属放入真空炉中，保持真空条件，在低温下加热一定时间，后升高温度并持续真空，即可得到多孔铂。本发明中，铂合金的冶炼和多孔铂的制备是一体化的，不需要中间过程，在同一设备上即可完成，这样既可以降低成本，并且也可以避免金属的氧化，提高铂的纯度；通过调控温度和时间可以改变多孔铂的孔隙率，制备出孔径分布均匀、大小可控、孔率高，从而满足不同领域的需求；高温蒸发出的低熔沸点元素可以被回收利用，从而避免浪费污染，并且提高材料的利用。
Description
技术领域
本发明属于铂催化剂制备领域，具体涉及一种多孔铂的制备方法、该方法制备得到的多孔铂材料、及在催化剂领域的应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
铂基催化剂具有有益的催化性能，在能源、工程、工业生产中有广泛的应用。例如：燃料电池的催化、汽车尾气的净化、电解水制氢等。
近年来，铂基催化剂的研究重点集中在提高其有效利用率，降低使用量以降低成本，包括控制微观形貌，制备纳米孔、纳米片、纳米花等形貌的铂基材料。多孔材料具有独特的物理化学性质(大的比表面、均匀的孔径分布、完整的孔道结构等)，因此具有高的活性暴露面等，具有独特的催化性能。但是，由于制备过程复杂，制备过程中常常用到危险的化学试剂，限制了多孔铂催化剂的应用，因此，开发一种简易的多孔铂的制备方法尤为关键。
发明内容
专利CN 105018770 B中提供了一种多孔金属材料的制备方法及应用，在真空环境中，使合金中的低熔沸点金属挥发造孔，本发明针对该方案进一步提供了一种多孔铂的制备方法，将前驱体的制备与多孔铂的制备一体化，可以大幅度地降低成本；通过将低熔沸点金属与铂在真空环境中低温加热成为合金状态，升温使所述低熔沸点金属挥发得到多孔铂。该方案不需要加入化学试剂，绿色环保；通过改变前驱体中合金的组分以及真空温度和时间来调控多孔铂的孔隙率。
针对上述研究背景，本发明提供以下技术方案：
本发明第一方面，提供一种多孔铂的制备方法，所述制备包括以下步骤：将金属铂与第二金属置于真空环境中，低温加热使其成为铂合金，升温至高温条件使第二金属汽化得到多孔铂。
所述第二金属为低熔沸点的金属材料，其熔点与金属铂接近，而沸点显著低于金属铂为优选。
进一步的，所述第二金属为铁、铬、锰、铝、镁、锂、钠、钾、铜、锌、锡、钴、镍、锑、镉、铋、银、钛中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述金属铂与第二金属质量比为5:1～1:10。
优选的，所述低温为1400～1900℃。
优选的，所述低温加热时间为0.1～10h。
优选的，所述高温为2000～4000℃。
优选的，所述高温加热时间为0.1～5h。
优选的，所述真空条件为真空度等于或小于10Pa。
本发明第二方面，提供第一方面所述制备方法得到的多孔铂材料。
本发明第三方面，提供第二方面所述多孔铂材料在催化剂领域中的应用。
优选的，所述催化剂包括电化学催化剂。
以上一个或多个技术方案的有益效果如下：
(1)上述专利采用商用合金作为研究对象，商用合金通常包覆有氧化膜，需要在加热之前去除氧化膜涂层，且商用合金的价格较高；本发明提供的方法，铂合金的冶炼和多孔铂的制备是一体化的，不需要中间过程，在同一设备上即可完成，这样既可以降低成本，并且也可以避免金属的氧化，提高铂的纯度。
(2)通过调控温度和时间可以改变多孔铂的孔隙率，制备出孔径分布均匀、大小可控、孔率高，从而满足不同领域的需求。
(3)高温蒸发出的低熔沸点元素可以被回收利用，从而避免浪费污染，并且提高材料的利用率。
(4)合成过程中，不会用到有污染的化学物质，因此该方法环保，不会污染环境。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1中制备的多孔铂材料的电镜照片图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种多孔铂材料的制备方法及该方法制备的多孔铂材料在催化剂领域的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种多孔铂的制备方法，包括如下步骤：取1g铂粉和1g铜粉，在1700℃的真空条件下加热2h，然后在2800℃下加热0.5h，冷却到室温，即可得到多孔铂。
实施例2
一种多孔铂的制备方法，包括如下步骤：取1g铂粉和5g镍粉，在1900℃的真空条件下加热4h，然后在2700℃下加热2h，冷却到室温，即可得到多孔铂。
实施例3
一种多孔铂的制备方法，包括如下步骤：取1g铂粉和0.5g铝粉，在1600℃的真空条件下加热10h，然后在2500℃下加热0.6h，冷却到室温，即可得到多孔铂。
实施例4
一种多孔铂的制备方法，包括如下步骤：取1g铂粉和2g钴粉，在1500℃的真空条件下加热15h，然后在2900℃下加热0.2h，冷却到室温，即可得到多孔铂。
实施例5
一种多孔铂的制备方法，包括如下步骤：取1g铂粉和0.4g铋粉，在1400℃的真空条件下加热20h，然后在2100℃下加热4h，冷却到室温，即可得到多孔铂。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种多孔铂的制备方法，其特征在于，所述制备包括以下步骤：将铂粉与铜粉置于真空环境中，在1700℃的真空条件下加热2h，然后在2800℃下加热0.5h，冷却到室温，即可得到多孔铂。
2.权利要求1所述多孔铂的制备方法所得到的多孔铂材料。
3.权利要求2所述多孔铂材料在催化剂领域的应用。
4.如权利要求2所述多孔铂材料在催化剂领域的应用，其特征在于，所述催化剂包括电化学催化剂。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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