CN115572999A - 一种复合纳米催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合纳米催化剂的制备方法，涉及催化剂技术领域。所述制备方法包括以下步骤：S10、将铱源、钌源、铂源和无机盐溶解于去离子水中，并混匀，得到混合液；S20、将络合剂溶解于所述混合液中，并混匀，得到中间溶液；S30、将所述中间溶液进行蒸发干燥，得到催化剂前驱体；S40、将所述催化剂前驱体在含有氧气的气体氛围下，于200～350℃加热处理20～120min，然后升温至400～650℃加热处理20～120min，最后冷却、洗涤，得到复合纳米催化剂。本发明提供的制备方法简单易行、重复性高，适合大规模生产，且最终制得的PtxRuyIr1‑x‑yO2复合纳米催化剂具有低成本、高稳定性、高催化活性的优势，在酸性氧析出反应的电催化过程中具有很高的应用价值。

Description

一种复合纳米催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域，特别涉及一种复合纳米催化剂的制备方法。
背景技术
在新能源的开发进程中，氢能以其无污染、能量密度高的优势得到了广泛的关注。与氢能相关的技术也在近几十年间快速发展。其中，电解水制氢技术可实现电能向氢能的直接转化，在生产过程中不产生任何污染物，是“绿氢”生产的关键性技术。氢析出反应(HER)和氧析出反应(OER)是电解水制氢过程中的核心反应。而OER涉及四电子传递过程，在反应动力学上显著慢于HER的二电子过程，具有更高的过电位。因此设计出更为高效的OER催化剂，从而降低OER过程中的过电位，减少电解水制氢的能量损耗，是电解水制氢研究中的重中之重。
根据电解质的类型，现有的电解水技术可分为碱性电解水技术和酸性电解水技术。碱性电解水技术的研究时间较长，发展较为成熟，其中阳极和阴极均采用非贵金属镍作为电极材料，从而降低了碱性电解槽的生产成本。但碱性电解槽工作电流密度低，制得的氢气与氧气易发生交叉混合，同时需要使用强腐蚀性的碱性电解液，导致设备场地投入大、维护成本高。而酸性电解水技术(亦称固体聚合物电解质电解水技术)使用质子交换膜作为电解质，避免了阴阳极产气混合，同时仅需在电解槽内加入纯水即可进行电解，具有产氢纯度高、电流密度高、设备体积小的优势，是目前电解水技术的重点研究方向。
在固体聚合物电解质(SPE)电解槽中，质子交换膜附近因H+迁移而呈现较强的局域酸性，而随着H+浓度的升高，氧析出反应电位也显著升高，超过了绝大多数非贵金属催化剂自身的氧化电位，导致非贵金属催化剂在该条件下稳定性严重下降，难以被用于酸性OER的催化。目前，Ir(铱)基和Ru(钌)基氧化物被认为是两种最高效的酸性OER催化剂。其中，RuO2虽然表现出更高的OER催化活性，但IrO2在稳定性上有着更大的优势，因此，IrO2已用于商业化的SPE电解槽中。然而，IrO2的催化性能不够理想，且Ir的成本较高，从而极大地限制了IrO2的大规模应用。因此，亟需开发一种低成本、高稳定性、高催化活性的新型催化剂。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种复合纳米催化剂的制备方法，旨在提供一种低成本、高稳定性、高催化活性的新型催化剂。
为实现上述目的，本发明提出一种复合纳米催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S10、将铱源、钌源、铂源和无机盐溶解于去离子水中，并混匀，得到混合液；
S20、将络合剂溶解于所述混合液中，并混匀，得到中间溶液；
S30、将所述中间溶液进行蒸发干燥，得到催化剂前驱体；
S40、将所述催化剂前驱体在含有氧气的气体氛围下，于200～350℃加热处理20～120min，然后升温至400～650℃加热处理20～120min，最后冷却、洗涤，得到复合纳米催化剂。
可选地，所述混合液中，铱元素、钌元素和铂元素的总浓度为0.005～0.1mol·L-1，所述无机盐的浓度为1～10mol·L-1。
可选地，所述无机盐包括LiNO3、NaNO3、KNO3、LiCl中的至少一种。
可选地，所述混合液中，铱元素、钌元素和铂元素的摩尔比为1：0.1～2：0.1～2。
可选地，所述铱源包括H2IrCl6及其水合物、IrCl3及其水合物、Ir(acac)3及其水合物、Ir(CH3COO)3及其水合物中的至少一种；和/或，
所述钌源包括RuCl3及其水合物、Ru(acac)3及其水合物、Ru(CH3COO)3及其水合物中至少一种；和/或，
所述铂源包括H2PtCl6及其水合物、PtCl4及其水合物中的至少一种。
可选地，步骤S20中，所述络合剂包括柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐中的至少一种。
可选地，所述中间溶液中，所述络合剂的物质的量为a，铱元素、钌元素和铂元素的物质的量之和为b，a：b＝1：0.2～1。
可选地，步骤S30中，所述干燥的干燥温度为50～90℃，干燥时间为6～12h。
可选地，步骤S40中，所述含有氧气的气体包括空气和氧氮混合气中的任意一种。
本发明提供的技术方案中，将Ru、Ir、Pt(铂)三种金属化合物共同热处理，制得了PtxRuyIr1-x-yO2复合纳米催化剂，如此，能够降低Ir的含量，从而减少了催化剂的成本，同时，在催化过程中，Pt所键合的氧原子可以在Ir、Ru催化失氧后迅速填补出现的氧空位，减少了酸性条件下H+对催化剂的腐蚀作用，增加了催化剂的稳定性；通过在制备过程中加入络合剂和无机盐，有效控制了蒸发析晶过程中的晶粒生长，使得到的复合纳米催化剂的晶粒粒径小，晶界密度高，从而提供了更密集的催化活性位点，进而使催化活性高；此外，该制备方法简单易行、重复性高，适合大规模生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的复合纳米催化剂的制备方法的一实施例的流程示意图；
图2为实施例1制得的Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2复合纳米催化剂的XRD图；
图3为实施例1制得的Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2复合纳米催化剂负载于膜电极表面后的扫描电镜图；
图4为实施例1、对比例1-2和商业IrO2催化剂的线性扫描伏安曲线图；
图5为实施例1、对比例1-2制得的催化剂在50mA·cm-2电流密度条件下的稳定性测试图；
图6为实施例1制得的Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2复合纳米催化剂在100h稳定性测试前以及测试后的透射电镜图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，Ir基和Ru基氧化物被认为是两种最高效的酸性OER催化剂。其中，RuO2虽然表现出更高的OER催化活性，但IrO2在稳定性上有着更大的优势，因此，IrO2已用于商业化的SPE电解槽中。然而，IrO2的催化性能不够理想，且Ir的成本较高，从而极大地限制了IrO2的大规模应用。
经研究发现，RuO2与IrO2晶格具有相似的金红石结构，形成的RuO2-IrO2固溶体可以有效提高催化剂的稳定性，同时减少其中Ir的含量，但在长期使用过程中，在RuO2和IrO2晶格在催化中形成的大量氧空位仍然会导致催化剂结构被逐渐腐蚀破坏，降低其催化性能和稳定性。
基于上述构思，本发明提出一种复合纳米催化剂的制备方法，在Ru基和Ir基的基础上，进一步掺杂了PtO2，制得了PtxRuyIr1-x-yO2复合纳米催化剂。图1所示为本发明提供的复合纳米催化剂的制备方法的一实施例的流程示意图。请参阅图1所示，在本实施例中，所述复合纳米催化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S10、将铱源、钌源、铂源和无机盐溶解于去离子水中，并混匀，得到混合液。
对于所述铱源的具体种类，本发明不做限制，较优地，所述铱源包括H2IrCl6及其水合物、IrCl3及其水合物、Ir(acac)3及其水合物、Ir(CH3COO)3及其水合物中的至少一种，上述铱源的来源易得，且其中的多余成分可以在后续热处理过程中以气体的形式除去，从而减少了复合纳米催化剂中的杂质。基于相同的理由，较优地，所述钌源包括RuCl3及其水合物、Ru(acac)3及其水合物、Ru(CH3COO)3及其水合物中至少一种。在另一实施例中，所述铂源包括H2PtCl6及其水合物、PtCl4及其水合物中的至少一种。
进一步地，所述混合液中，铱元素、钌元素和铂元素的摩尔比为1：0.1～2：0.1～2，在此配比下，制得的PtxRuyIr1-x-yO2复合纳米催化剂的稳定性最佳，且成本低。
通过加入无机盐，能抑制析晶过程中各晶粒的尺寸生长。优选地，所述混合液中，铱元素、钌元素和铂元素的总浓度为0.005～0.1mol·L-1，所述无机盐的浓度为1～10mol·L-1，在本实施例中，通过加入大量无机盐，抑制了后续热处理过程中晶粒间的团聚，提高了催化活性。
在本实施例中，所述无机盐包括LiNO3、NaNO3、KNO3、LiCl中的至少一种，如此，所述无机盐在400～650℃时呈现熔融状态。
步骤S20、将络合剂溶解于所述混合液中，并混匀，得到中间溶液。
通过添加络合剂，能稳定金属离子，防止其快速析出，有效控制了蒸发析晶过程中的晶粒尺寸，使最终得到的复合纳米催化剂的晶粒粒径小，晶界密度高，从而提供了密集的催化活性位点，进而提高了催化活性。
因此，在蒸发析晶过程中，络合剂和无机盐通过协同作用，更好地控制晶粒的尺寸，使最终获得的催化剂具有更高的晶界密度和更密集的催化活性位点，催化活性高。
其中，所述络合剂包括柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐中的至少一种，上述物质均能与Ir、Ru以及Pt络合，且成本较低。
为了能更好的控制晶粒生长，从而使催化活性更高，较优地，所述中间溶液中，所述络合剂的物质的量为a，铱元素、钌元素和铂元素的物质的量之和为b，a：b＝1：0.2～1，即，可以为1:0.2、1:0.24、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.7、1:0.85、1:1等。
步骤S30、将所述中间溶液进行蒸发干燥，得到催化剂前驱体。
本发明不限制所述干燥的具体参数，只要将所述混合液完全蒸干即可，在本实施例中，所述干燥的干燥温度为50～90℃，干燥时间为6～12h。
步骤S40、将所述催化剂前驱体在含有氧气的气体氛围下，于200～350℃加热处理20～120min，然后升温至400～650℃加热处理20～120min，最后冷却、洗涤，得到复合纳米催化剂。
将催化剂前驱体在200～350℃煅烧处理时，铂源、铱源和钌源向对应氧化物转化，然后升温至400～650℃以使无机盐熔化，熔融状态的大量无机盐将催化剂纳米晶隔开，从而避免各氧化物纳米晶之间的团聚(即避免已经形成的小型纳米晶在加热时重新生长成一块)。
此外，通过加入大量无机盐，并在热处理时采用程序升温，有助于纳米晶间结合形成二维纳米片结构，将制得的所述复合纳米催化剂应用于酸性氧析出反应时，需将该催化剂负载于膜电极表面，而该催化剂中的纳米片结构可在膜电极表面形成多孔二级结构，增加了催化剂中活性位点的暴露面积，从而提升了催化性能。
其中，所述含有氧气的气体包括空气和氧氮混合气中的任意一种。为了便于获得，且成本低，优选地，所述含有氧气的气体为空气。
目前也存在通过掺杂Pt对RuO2-IrO2复合催化剂进行改性的方法，但在该方法中，掺杂的是单质Pt，且Pt黑粉体以纳米颗粒的形式机械掺杂于RuO2和IrO2晶粒中，仅起到提升导电性能的作用，对催化剂在长期使用下的稳定性仍缺少实质性改善效果。
本发明提供的技术方案中，将Ru、Ir、Pt三种金属化合物在含有氧气的气体氛围下，混合煅烧，制得了PtxRuyIr1-x-yO2复合纳米催化剂，如此，能够降低Ir的含量，从而减少了催化剂的成本，同时，在催化过程中，Pt所键合的氧原子可以在Ir、Ru催化失氧后迅速填补出现的氧空位，减少了酸性条件下H+对催化剂的腐蚀作用，增加了催化剂的稳定性；通过在制备过程中加入络合剂和无机盐，有效控制了蒸发析晶过程中的晶粒生长，使得到的复合纳米催化剂的晶粒粒径小，晶界密度高，从而提供了更密集的催化活性位点，进而使催化活性高；并且，该制备方法简单易行、重复性高，适合大规模生产。
除此之外，本发明提出的制备方法通过加入大量无机盐，并在热处理时采用程序升温，避免了晶粒间的团聚，同时使制得的复合纳米催化剂为二维片状结构，将所述复合纳米催化剂用于酸性氧析出反应时，纳米片结构可在膜电极表面形成多孔二级结构，增加了催化剂中活性位点的暴露面积，从而提升了膜电极的催化性能。
综上，本发明提供的制备方法简单易行、重复性高，适合大规模生产，最终制得的复合纳米催化剂具有低成本、高稳定性、高催化活性的优势，在酸性氧析出反应的电催化过程中具有很高的应用价值。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将258mg的H2IrCl6·6H2O、131mg的RuCl3·xH2O(其中，Ru的含量为38wt％)、129mg的H2PtCl6·6H2O与12.8g NaNO3溶解于50mL去离子水中，并充分混合均匀，得到混合液，即：所述混合液中，Ir、Ru和Pt的摩尔比为1：1：0.5，Ir、Ru和Pt的总浓度为0.025mol·L-1，NaNO3的浓度为3mol·L-1；
(2)将1.29g柠檬酸钠溶解于上述混合液中，并混匀，得到中间溶液，即，a(柠檬酸钠的物质的量)：b(Ir、Ru和Pt的物质的量之和)＝1：0.25；
(3)将上述中间溶液在60℃的条件下蒸发干燥8h，得到催化剂前驱体；
(4)将上述催化剂前驱体在空气氛围下，于250℃加热处理40min，然后升温至450℃加热处理40min，加热结束后，自然冷却并取出，用去离子水洗涤3次，然后干燥得到Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2复合纳米催化剂。
将本实施例制得的Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2复合纳米催化剂进行X射线衍射(XRD)，其结果如图2所示。由图2可以看出，由于复合纳米催化剂的晶粒极小，其XRD衍射峰较弱，但仍能确认衍射图谱中存在IrO2、RuO2、PtO2的对应衍射峰，也即，本发明成功制得了Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2复合纳米催化剂。
将制得的Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2复合纳米催化剂负载于膜电极表面，然后用扫描电镜进行表征，其结果如图3所示。由图3可以看出，所示复合纳米催化剂纳米片在膜电极表面堆叠形成了多种不同孔径的孔道结构，从而有利于催化剂的活性位点在电解过程中与液相的接触，提高了催化性能。
实施例2
(1)将52.9mg的IrCl3·3H2O、78.2mg的RuCl3·xH2O(其中，Ru的含量为38wt％)、15.3mg的PtCl4与6.90g的LiNO3溶解于50mL去离子水中，并充分混合均匀，得到混合液，即：所述混合液中，Ir、Ru和Pt的摩尔比为1：2：0.33，Ir、Ru和Pt的总浓度为0.01mol·L-1，LiNO3的浓度为2mol·L-1；
(2)将168mg乙二胺四乙酸二钠溶解于上述混合液中，并混匀，得到中间溶液，即，a(168mg乙二胺四乙酸二钠的物质的量)：b(Ir、Ru和Pt的物质的量之和)＝1：1；
(3)将上述中间溶液在75℃的条件下蒸发干燥9h，得到催化剂前驱体；
(4)将上述催化剂前驱体在空气氛围下，于200℃加热处理30min，然后升温至400℃加热处理30min，加热结束后，自然冷却并取出，用去离子水洗涤3次，然后干燥得到Pt0.1Ru0.6Ir0.3O2复合纳米催化剂。
实施例3
(1)将516mg的H2IrCl6·6H2O、195mg的Ru(acac)3、259mg的H2PtCl6·6H2O与25.3gKNO3溶解于50mL去离子水中，并充分混合均匀，得到混合液，即：所述混合液中，Ir、Ru和Pt的摩尔比为1：0.5：1，Ir、Ru和Pt的总浓度为0.05mol·L-1，无机盐的浓度为5mol·L-1；
(2)将1.88g酒石酸溶解于上述混合液中，并混匀，得到中间溶液，即，a(酒石酸的物质的量)：b(Ir、Ru和Pt的物质的量之和)＝1：0.2；
(3)将上述中间溶液在60℃的条件下缓慢蒸发干燥，得到催化剂前驱体；
(4)将上述催化剂前驱体在空气氛围下，于300℃加热处理30min，然后升温至480℃加热处理60min，加热结束后，自然冷却并取出，用去离子水洗涤3次，然后干燥得到复合纳米催化剂。
实施例4
(1)将35.2mg的Ir(CH3COO)3·H2O、54.4mg的Ru(CH3COO)3、52.3mg的H2PtCl6·6H2O与10.6g LiCl溶解于50mL去离子水中，并充分混合均匀，得到混合液，即：所述混合液中，Ir、Ru和Pt的摩尔比为1：2：2，Ir、Ru和Pt的总浓度为0.01mol·L-1，无机盐的浓度为1～10mol·L-1；
(2)将羟乙基乙二胺三乙酸溶解于上述混合液中，并混匀，得到中间溶液，即，a(羟乙基乙二胺三乙酸的物质的量)：b(Ir、Ru和Pt的物质的量之和)＝1：0.5；
(3)将上述中间溶液在90℃的条件下蒸发干燥6h，得到催化剂前驱体；
(4)将上述催化剂前驱体在空气氛围下，于280℃加热处理40min，然后升温至620℃加热处理90min，加热结束后，自然冷却并取出，用去离子水洗涤3次，然后干燥得到Pt0.4Ru0.4Ir0.2O2复合纳米催化剂。
实施例5
(1)将515mg H2IrCl6·6H2O、26.2mg RuCl3·xH2O(其中，Ru的含量为38wt％)、77.7mg H2PtCl6·6H2O与4.27g NaNO3溶解于50mL去离子水中，并充分混合均匀，得到混合液，即：所述混合液中，Ir、Ru和Pt的摩尔比为1：0.1：0.15，Ir、Ru和Pt的总浓度为0.025mol·L-1，NaNO3的浓度为1mol·L-1；
(2)将1.29g柠檬酸钠溶解于上述混合液中，并混匀，得到中间溶液，即，a(柠檬酸钠的物质的量)：b(Ir、Ru和Pt的物质的量之和)＝1：0.25；
(3)将上述中间溶液在50℃的条件下缓慢蒸发干燥12h，得到催化剂前驱体；
(4)将上述催化剂前驱体在空气氛围下，于200℃加热处理120min，然后升温至650℃加热处理20min，加热结束后，自然冷却并取出，用去离子水洗涤3次，然后干燥得到Pt0.12Ru0.08Ir0.8O2复合纳米催化剂。
实施例6
(1)将515mg的H2IrCl6·6H2O、39.3mg的RuCl3·xH2O(其中，Ru的含量为38wt％)、51.8mg的H2PtCl6·6H2O与42.7g NaNO3溶解于50mL去离子水中，并充分混合均匀，得到混合液，即：所述混合液中，Ir、Ru和Pt的摩尔比为1：0.15：0.1，Ir、Ru和Pt的总浓度为0.025mol·L-1，NaNO3的浓度为10mol·L-1；
(2)将1.29g柠檬酸钠溶解于上述混合液中，并混匀，得到中间溶液，即，a(柠檬酸钠的物质的量)：b(Ir、Ru和Pt的物质的量之和)＝1：0.25；
(3)将上述中间溶液在70℃的条件下蒸发干燥8h，得到催化剂前驱体；
(4)将上述催化剂前驱体在空气氛围下，于350℃加热处理20min，然后升温至450℃加热处理120min，加热结束后，自然冷却并取出，用去离子水洗涤3次，然后干燥得到Pt0.08Ru0.12Ir0.8O2复合纳米催化剂。
对比例1
除了去除步骤(2)，即不加入络合剂，其余步骤与实施例1相同，最终得到复合纳米催化剂，将其命名为Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2-N。
对比例2
除了不加入铂源，其余步骤与实施例1相同，最终得到Ru0.5Ir0.5O2复合纳米催化剂；
也即，步骤(1)为：
将H2IrCl6·6H2O、RuCl3·xH2O与NaNO3溶解于50mL去离子水中，并充分混合均匀，得到混合液，且所述混合液中，Ir和Ru的摩尔比为1：1，Ir和Ru的总浓度为0.025mol·L-1，NaNO3的浓度为3mol·L-1。
将上述各实施例和对比例制备的催化剂进行如下检测。
(一)催化性能测试
将实施例1和对比例1-2制备的复合纳米催化剂、以及Innochem公司99.9％商用IrO2催化剂用于酸性氧析出反应的催化性能测试。在测试中采用三电极体系，其中铂丝为对电极，银/氯化银电极为参比电极。将5mg待测试的催化剂分散于2mL水：乙醇＝1:1的混合溶剂中，并加入40μL 5％Nafion溶液作为粘结剂，得到催化剂分散液；将所述催化剂分散液均匀涂抹于玻碳电极表面，最终催化剂载量为0.25mg/cm2。测试体系选用0.5M H2SO4作为电解液，测得线性扫描伏安曲线图，其测试结果如图4所示。
由图4可以看出，实施例1制得的Pt0.2Ru0.4Ir0.4O2催化剂在10mA·cm-2的电流密度下过电位仅为285mV，比同等条件下的商用IrO2催化剂低70mV。同时，各对比例的催化性能均远低于实施例，说明了铂源的添加和络合剂的加入均对该催化剂的催化性能的提升起到了关键性的作用。
(二)稳定性测试
将实施例1和对比例1-2制备的复合纳米催化剂在50mA·cm-2的恒定电流密度下进行稳定性测试，测试结果如图5和图6所示。
由图5可以看出，在100h的稳定性测试中，实施例1制得的复合纳米催化剂的稳定性优于对比例1和对比例2。同时，在100h后，实施例1中的催化剂电压仅上升7mV，说明本发明制得的复合纳米催化剂在OER过程中具有极佳的稳定性。
图6为实施例1制得的复合纳米催化剂在100h稳定性测试前后的透射电镜图，由图6可以看出，在100h的测试过程中，该复合纳米催化剂的形貌并未发生明显改变。
对实施例2-6制得的复合纳米催化剂进行与上述实施例1相同的检测分析，确定所得催化剂为PtxRuyIr1-x-yO2，且该催化剂成本低，具有高催化活性和高稳定性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，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，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将铱源、钌源、铂源和无机盐溶解于去离子水中，并混匀，得到混合液；
S20、将络合剂溶解于所述混合液中，并混匀，得到中间溶液；
S30、将所述中间溶液进行蒸发干燥，得到催化剂前驱体；
S40、将所述催化剂前驱体在含有氧气的气体氛围下，于200～350℃加热处理20～120min，然后升温至400～650℃加热处理20～120min，最后冷却、洗涤，得到复合纳米催化剂。
2.如权利要求1所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述混合液中，铱元素、钌元素和铂元素的总浓度为0.005～0.1mol·L-1，所述无机盐的浓度为1～10mol·L-1。
3.如权利要求2所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述无机盐包括LiNO3、NaNO3、KNO3、LiCl中的至少一种。
4.如权利要求1所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述混合液中，铱元素、钌元素和铂元素的摩尔比为1：0.1～2：0.1～2。
5.如权利要求1所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述铱源包括H2IrCl6及其水合物、IrCl3及其水合物、Ir(acac)3及其水合物、Ir(CH3COO)3及其水合物中的至少一种；和/或，
所述钌源包括RuCl3及其水合物、Ru(acac)3及其水合物、Ru(CH3COO)3及其水合物中至少一种；和/或，
所述铂源包括H2PtCl6及其水合物、PtCl4及其水合物中的至少一种。
6.如权利要求1所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S20中，所述络合剂包括柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐中的至少一种。
7.如权利要求1所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述中间溶液中，所述络合剂的物质的量为a，铱元素、钌元素和铂元素的物质的量之和为b，a：b＝1：0.2～1。
8.如权利要求1所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S30中，所述干燥的干燥温度为50～90℃，干燥时间为6～12h。
9.如权利要求1所述的复合纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S40中，所述含有氧气的气体包括空气和氧氮混合气中的任意一种。
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