本发明涉及燃料电池领域，特别涉及基于氮化物空心纳米管负载的一维pt基纳米线催化剂及其制备方法。
背景技术：
1、氢燃料电池被看作氢能的一种能量转化器，具有充氢速度快、排放无污染等特点，一直受到各国研究者的青睐，作为汽车动力之一，氢燃料电池不受卡诺循环热效率的限制，能量转化效率可轻松超过60％，长久发展下去定能够成为未来汽车工业持续发展的方向之一，因此各国政府大力支持氢燃料汽车的开发与使用，并给予相当大的税收减免、购买补贴等鼓励政策。然而，铂基催化剂寿命和成本问题是制约氢燃料电池规模化应用的主要瓶颈。
2、目前，国内质子交换膜、反应催化剂等核心技术的开发与利用得到了巨大的发展，但是实现汽车产业化、市场化方面，由于其生产成本、部件稳定性等方面仍未有较成熟案例可供参考，各种技术、性能提升等问题亟待解决。
技术实现思路
1、鉴以此，本发明提出基于氮化物空心纳米管负载的一维pt基纳米线催化剂及其制备方法来解决上述问题。该方法具有优于商业pt/c催化剂的性能并且降低了贵金属催化剂的载量，减少氧还原催化剂的成本，对促进氧还原催化剂的商业化进程具有重要意义。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、本发明提供了基于氮化物空心纳米管负载的一维pt基纳米线催化剂的制备方法，包括：
4、1)采用溶剂热法制得氧化钛纳米管，通过氮化处理，得到氮化物空心纳米管；采用油浴加热法得到一维pt基纳米线；
5、2)通过液相法将pt基纳米线负载至氮化物空心纳米管表面，在ar/h2气氛下退火得到以氮化物为基底的一维pt基纳米线催化剂。
6、优选地，步骤1)中，所述溶剂热法包括：将金属源、乙醇、乙醚和丙三醇进行混合、搅拌、超声处理，得到乳白色混合悬浊液；随后将混合悬浊液导入密封溶剂100～150℃热反应12～24h，通过真空抽滤、醇洗、干燥，制得氧化钛纳米管白色固体粉末。
7、优选地，步骤1)中，所述氮化处理包括：将氧化钛纳米管白色固体粉末在氨气气氛下500～900℃高温氮化3～5h，制得氮化物空心纳米管。
8、更优选地，所述金属源包括硫酸氧钛、三氯化钛、偏钒酸铵、铌酸铵草酸盐水合物、六水合硝酸饵等；和/或所述金属源与乙醇、乙醚和丙三醇的质量体积比为1～1.34g：25～30ml：15～18ml：15～18ml。
9、优选地，步骤1)中，所述油浴加热法包括：将乙酰丙酮铂、乙酰丙酮镍、六羰基钼、十六烷基三甲基溴化铵、油胺和二苯醚混合超声处理30～60min，进行油浴反应，离心后制得一维pt基纳米线。
10、更优选地，所述乙酰丙酮铂、乙酰丙酮镍、六羰基钼、十六烷基三甲基溴化铵、油胺和二苯醚的质量体积比为：10～15mg：2～3mg：8～12mg：100～110mg：3～5ml：3～5ml；和/或还包括乙酰丙酮钴，所述乙酰丙酮钴与乙酰丙酮铂的质量比为8～10：10～15。
11、更优选地，所述油浴反应的反应温度为150～180℃，升温速率为5～10℃/min，反应时间为4～6h。
12、优选地，步骤2)中，所述液相法包括：将所述氮化物空心纳米管按照质量体积比20mg：25～50ml溶于乙醇或者水溶液中，随后搅拌并缓慢加入pt基纳米线，室温超声4～6h，离心收集固体产物，用乙醇洗涤，真空干燥。
13、优选地，步骤2)中，所述ar/h2气氛中ar/h2的比值为9：1，退火温度为150～200℃(更优选130～180℃)。
14、本发明还提供了基于氮化物空心纳米管负载的一维pt基纳米线催化剂，通过上述任意制备方法得到。
15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16、一)本发明提出了一种金属载体强相互作用催化剂的制备方法，氮化物空心纳米管作为半导体以载体的形式与低载量的pt基纳米线结合形成金属与载体之间的强相互作用，制备的催化剂是一种具有高活性、高稳定性、低成本一维中空电极材料，该催化剂在氧气的阴极还原反应中表现出较为优异的电化学性能，单位质量铂的活性是商品pt/c催化剂的2～10倍，同时催化剂因为金属载体强相互作用而具备极高的稳定性，为质子交换膜燃料电池工业化应用提供了新的研究方案，可应用于高效电催化、有机催化、生物诊疗等。
17、二)该制备方法可以简单的实现不同氮化物空心纳米管负载pt基金属催化剂的制备，工艺简单，操作方便，成本低廉，是一种普适性的氮化物空心纳米管负载pt基金属催化剂制备方法，制备的氮化物空心纳米管负载pt基纳米线催化剂具有良好的电化学活性和高稳定性。
1.基于氮化物空心纳米管负载的一维pt基纳米线催化剂的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述溶剂热法包括：将金属源、乙醇、乙醚和丙三醇进行混合、搅拌、超声处理，得到乳白色混合悬浊液；随后将混合悬浊液导入密封溶剂100～150℃热反应12～24h，通过真空抽滤、醇洗、干燥，制得氧化钛纳米管白色固体粉末。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氮化处理包括：将氧化钛纳米管白色固体粉末在氨气气氛下500～900℃高温氮化3～5h，制得氮化物空心纳米管。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属源包括硫酸氧钛、三氯化钛、偏钒酸铵、铌酸铵草酸盐水合物、六水合硝酸饵；和/或所述金属源与乙醇、乙醚和丙三醇的质量体积比为1～1.34g：25～30ml：15～18ml：15～18ml。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述油浴加热法包括：将乙酰丙酮铂、乙酰丙酮镍、六羰基钼、十六烷基三甲基溴化铵、油胺和二苯醚混合超声处理30～60min，进行油浴反应，离心后制得一维pt基纳米线。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述乙酰丙酮铂、乙酰丙酮镍、六羰基钼、十六烷基三甲基溴化铵、油胺和二苯醚的质量体积比为：10～15mg：2～3mg：8～12mg：100～110mg：3～5ml：3～5ml；和/或还包括乙酰丙酮钴，所述乙酰丙酮钴与乙酰丙酮铂的质量比为8～10：10～15。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述油浴反应的反应温度为150～180℃，升温速率为5～10℃/min，反应时间为4～6h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述液相法包括：将所述氮化物空心纳米管按照质量体积比20mg：25～50ml溶于乙醇或者水溶液中，随后搅拌并缓慢加入pt基纳米线，室温超声4～6h，离心收集固体产物，用乙醇洗涤，真空干燥。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述ar/h2气氛中ar/h2的比值为9：1，退火温度为150～200℃。
10.基于氮化物空心纳米管负载的一维pt基纳米线催化剂，通过权利要求1～9任意一项所述的制备方法得到。
