[發(fā)明專利]枝狀納米結(jié)構(gòu)鉑催化劑的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310428470.3
• 申請(qǐng)日: 2013-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN103464783A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘登余;李珍;李敬慧;王亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/24
• 分類號(hào): B22F9/24;B01J23/42;B01J35/08;B82Y40/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種鉑催化劑的制備方法，特別是一種枝狀納米結(jié)構(gòu)鉑催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

在最近二十年中，納米貴金屬在各種領(lǐng)域的應(yīng)用被廣泛研究，這是由于納米貴金屬不僅具有體相性質(zhì)如化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)、高催化性能，還擁有納米效應(yīng)導(dǎo)致的獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、催化、磁性質(zhì)。其中，納米多孔金屬由于具有納米級(jí)的孔徑尺寸、雙連續(xù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、高比表面積等獨(dú)特的結(jié)構(gòu),使得這種材料具有獨(dú)特的物理、化學(xué)以及力學(xué)性能，在材料學(xué)領(lǐng)域具有不可取代的地位。鉑及其合金作為催化劑在化學(xué)反應(yīng)中具有非常廣泛的應(yīng)用；例如：由于其在吸收和解離氫氣、氧氣以及其他分子上具有極好的性能，故其在在低溫燃料電池方面應(yīng)用頗廣，常用的鉑納米顆粒是尺寸<3至～10?nm。對(duì)于催化劑來說，納米尺寸決定著它的表面積從而影響其催化活性。在直接甲醇燃料電池電化學(xué)反應(yīng)中，常發(fā)生催化劑CO中毒現(xiàn)象，因此，鉑及其合金在作為催化劑應(yīng)用時(shí)，面臨的一個(gè)重要問題就是減少CO中毒。另外，鉑催化劑在燃料電池中的大規(guī)模應(yīng)用還受到高成本的限制。為此，要盡可能減少鉑的使用量，且不要犧牲催化劑的催化活性。一個(gè)有效的方法就是將鉑催化劑做成多孔狀，使之具有高的電化學(xué)表面積。鉑枝狀納米結(jié)構(gòu)不僅具有高比表面積，同時(shí)還能為所吸附的分子提供較多的高活性的吸附催化位點(diǎn)。目前制備鉑枝狀納米結(jié)構(gòu)的方法大多數(shù)為模板法，與此同時(shí)，也有研究發(fā)現(xiàn)通過在溶液中反應(yīng)來制備不同形貌的鉑納米顆粒也是可行的；例如：在有機(jī)溶劑中熱分解Pt的前驅(qū)物、晶種合成法、微量添加劑（離子：Fe³⁺?或者Fe^?2+?、NO₃^-、金屬鈷、乙酰丙酮酸銀等)引發(fā)反應(yīng)等。基于這些反應(yīng)，研究出了一系列重要的鉑納米結(jié)構(gòu)，如：納米星、納米盒、納米立方體，在這些結(jié)構(gòu)中，鉑枝狀納米結(jié)構(gòu)作為一種很有前景的催化劑受到了廣泛的關(guān)注。這種材料不但具有多孔材料大的內(nèi)表面積、高孔隙率和較均勻的納米孔,而且兼具金屬材料高導(dǎo)熱率、高導(dǎo)電率、抗腐蝕、抗疲勞等優(yōu)異的性能,因而在催化和分離科學(xué)上已經(jīng)取得了一些重要的應(yīng)用，如:燃料電池中高比表面積催化劑載體；也可以應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器的固定信號(hào)的檢測(cè)和放大，提高傳感器的檢測(cè)靈敏度，縮短檢測(cè)的反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的高通量，為電化學(xué)傳感器提供了新的研究途徑和巨大的發(fā)展空間。但是，在合成鉑枝狀納米結(jié)構(gòu)的眾多反應(yīng)中，所需反應(yīng)過程復(fù)雜（多步反應(yīng)、晶種生長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)）而使鉑枝狀納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到限制。因此，用一種快速、簡(jiǎn)便、高效的方法制備出具有大的比表面積、優(yōu)越的電催化性能的鉑枝狀納米結(jié)構(gòu)是十分有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題提供一種枝狀納米結(jié)構(gòu)鉑催化劑的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下如下技術(shù)方案：

一種枝狀納米結(jié)構(gòu)鉑催化劑的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.?將H₂PtCl₆·6H₂O溶于去離子水中，配成濃度為0.02M～0.08M的H₂PtCl₆溶液；隨后加入聚乙烯吡咯烷酮，攪拌均勻后再加入異丙醇，配成混合均勻的溶液，其中H₂PtCl₆·6H₂O、PVP和異丙醇的摩爾比為100:5:2；

b.?將步驟a所得混合溶液，密閉后輻照5-15min，輻照劑量為100-300KGy，電流為7mA，得到黑色溶液；?

C.?將步驟b所得黑色溶液離心分離，棄去上層液，將沉淀用乙醇和水反復(fù)洗滌，直至上層無懸浮物出現(xiàn)；所得沉淀真空干燥后得到黑色的枝狀納米結(jié)構(gòu)鉑催化劑。

本發(fā)明引入PVP為穩(wěn)定劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，獲得膠態(tài)的鉑枝狀納米結(jié)構(gòu)。改變前驅(qū)物的濃度（0.02到0.08?M）可調(diào)控鉑枝狀納米粒子的尺寸（19-70?納米），如0.04M制得的Pt納米枝狀物尺寸約為20nm，0.06M約為30-50nm，0.08M約為50-70nm。