[發(fā)明專利]一種分等級空心納米貴金屬催化劑的制備方法

無效

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• 申請日: 2009-09-02
• 公開（公告）號: CN101642706A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設計）人: 黃理輝;馬厚義;邱翠翠;李文靜;張博
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J23/38
• 分類號: B01J23/38;B01J37/34;B01J35/10;B01J23/44;B01J23/42
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王立曉

技術領域

本發(fā)明涉及一種貴金屬催化劑的制備方法，尤其涉及到一種可用于甲醇甲酸氧化，CO氧化，有機氯代物還原等反應的空心納米貴金屬催化劑的制備方法。

背景技術

Pd廣泛應用于催化劑、儲氫、化學傳感器等領域。特殊結構的納米Pd可以更好地在納米尺度上設計其物理和化學性質。與Pt基催化劑相比，由于低的價格和在甲酸氧化方面優(yōu)越的催化性能，人們一直致力于可控的高活性的微納米結構Pd催化劑簡易而實用的制備方法，以提高直接甲酸燃料電池的性能。

從實用催化劑的角度而言，納米結構材料可以得到大的比表面積。鑒于此目的，一個普遍的策略是降低催化劑顆粒尺寸；然而，太細粉催化劑可以引起嚴重的操作問題，如在微粒聚集和負載方面的困難。另一個能夠產(chǎn)生大而且易獲得的催化劑表面積的可行的策略是制備中空結構的納米或微納米催化劑。假設Pd納米結構可以加工成空心結構，在很多應用方面其性能均可提高。除了低密度和用材少的優(yōu)勢外，與相對應的實心材料相比，空心金屬材料表現(xiàn)出截然不同催化活性。例如空心Pd球體展現(xiàn)良好的催化活性在Suzuki交叉耦合反應和可重復使用多次，而其催化活性不會損失。

空心Pd及其他貴金屬納米結構可通過使用各種犧牲模板得到，如Si球、多孔陽極氧化鋁和混合表面活性劑液晶等。但是這涉及到很多費勁的過程并且模板的移除存在困難。由于制備過程中存在的固有困難，限制了空心納米催化劑的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種分等級空心納米貴金屬催化劑的制備方法。

本發(fā)明解決問題采取的技術方案為：

一種分等級空心納米貴金屬催化劑的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)先將玻碳電極用砂紙拋光，再用氧化鋁粉拋光紙鏡面，將玻碳電極先在HNO₃溶液中超聲，再用超純水沖洗干凈；

(2)在以步驟(1)處理過的玻碳電極為工作電極的傳統(tǒng)三電極體系的電解池中，以Na₂SO₄和Co(CH₃COO)₂的水溶液為電解質，進行循環(huán)伏安掃描，先將Co沉積在玻碳電極的表面，沉積在玻碳電極表面的Co在隨后連續(xù)的電位掃描中不斷地被剝離-再沉積，形成花狀的Co納米聚集體；

(3)將步驟(2)制得的覆蓋有Co的納米聚集體的玻碳電極浸入到貴金屬離子的溶液中一段時間，以確保Co與貴金屬離子完全置換，然后將殘余的貴金屬離子溶液用超純水沖洗干凈，從而制備得到分等級空心貴金屬催化劑。

所述的一種分等級空心納米貴金屬催化劑的制備方法，步驟(1)中所述的HNO₃溶液HNO₃與H₂O體積比為1∶1。

所述的一種分等級空心納米貴金屬催化劑的制備方法，步驟(2)中所述的傳統(tǒng)三電極體系以玻碳電極作為工作電極，Pt片為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，所述的電解質中Na₂SO₄的濃度為0.1mol?dm^-3，Co(CH₃COO)₂的濃度為10mmol?dm^-3，所述的循環(huán)伏安掃描的掃描電位區(qū)間為-0.6V～-0.95V，掃描速度為50～60mV?s^-1，循環(huán)次數(shù)為15～25圈。

步驟(2)中循環(huán)伏安掃描的掃描速度優(yōu)選50mV?s^-1，循環(huán)次數(shù)優(yōu)選25圈。

所述的一種分等級空心納米貴金屬催化劑的制備方法，步驟(3)中所述的貴金屬離子的溶液為氯鈀酸或氯亞鉑酸鉀溶液，濃度為15mmol?dm^-3～50mmol?dm^-3，覆蓋有Co的納米聚集體的玻碳電極浸入其中的時間為5～30min。

步驟(3)中所述貴金屬離子溶液的濃度優(yōu)選27.5mmol?dm^-3，浸入時間優(yōu)選為15min。

由沉積過程中的Co還原峰的電量及Co離子的價態(tài)可以計算出沉積在玻碳電極表面Co金屬的量。通過控制沉積過程中的掃描速度及循環(huán)次數(shù)可以控制玻碳電極上Co的載量及形貌。

本發(fā)明所述的一種分等級空心納米貴金屬催化劑的制備方法與現(xiàn)有分等級空心納米貴金屬的制備方法相比具有以下優(yōu)點：