[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有核殼結(jié)構(gòu)的鉑鎳納米線有序陣列的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310728532.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103757680A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪洪;金峰;李偉;李艷波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市華測(cè)檢測(cè)技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25D11/12
• 分類(lèi)號(hào): C25D11/12;C25D7/06;C25D5/12;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 任重

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及有序陣列的制備方法，更具體地，涉及一種具有核殼結(jié)構(gòu)的鉑鎳納米線有序陣列的制備方法。

背景技術(shù)

????燃料電池是一種綠色能源技術(shù)，對(duì)解決目前世界面臨的“能源短缺”和“環(huán)境污染”這兩大難題有重要意義。直接醇類(lèi)燃料電池由于燃料不用經(jīng)過(guò)重整而直接用于發(fā)電，應(yīng)用非常廣泛。鉑是目前醇電化學(xué)氧化常用單元催化劑，但鉑價(jià)格昂貴。為了提高催化劑鉑的利用率，可以選擇合適載體使催化劑顆粒分散均勻。納米線陣列具有很大活性面積，可把納米催化劑顆粒固定在上面從而使它們具有高催化活性，同時(shí)陣列之間間隙成為反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑和反應(yīng)物離開(kāi)催化劑通道，使得催化劑或者電化學(xué)傳感器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。金屬納米線陣列，因其非線性光學(xué)性能、異向?qū)щ娦阅堋⒏弑缺砻娣e因而在催化、電子元器件、電化學(xué)傳感器等方面有極其重要的應(yīng)用。所以這種以普通金屬為基底，表面覆蓋鉑的核殼結(jié)構(gòu)的納米線陣列成為實(shí)現(xiàn)這種可能的關(guān)鍵，所以合成核殼結(jié)構(gòu)的鉑鎳高度有序納米線陣列具有重要的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)有的各種制備方法中制備的納米線排列雜亂，且方法復(fù)雜，無(wú)法用于實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有鉑納米材料的不足，提供一種核殼結(jié)構(gòu)的鉑鎳納米線陣列材料的制備方法，依次由以下步驟組成：

????S1.?合成納米氧化鋁模板

???????S11.?將鋁片用丙酮和二次水清洗后在酸及其對(duì)應(yīng)的電壓下首次氧化1~2小時(shí)，以不銹鋼做對(duì)電極；然后在60℃下以6%的磷酸和1.8%的鉻酸混合洗液清洗鋁片半小時(shí)，除去氧化膜；

???????S12.?將S11得到的鋁片用二次水清洗后，用與上述S11步驟相同的電壓進(jìn)行陽(yáng)極氧化6小時(shí)；然后用氯化物飽和水溶液剝離鋁基質(zhì)，再用5%的磷酸通孔30分鐘，得到納米氧化鋁模板，清洗并保存在二次水中；

????S2.?制備核殼結(jié)構(gòu)鉑鎳納米線有序陣列

???????S21.?將不活潑金屬用強(qiáng)酸強(qiáng)堿處理，然后用三次水充分洗滌后，將納米氧化鋁模板緊密的裝配在不活潑金屬表面上，浸入pH=6的鎳電鍍液，在0.8電壓電沉積20分鐘,取出后用2%NaOH溶液浸泡,溶去模板后用二次水洗滌后，得到鎳納米線陣列。

???????S22.?將鎳納米線陣列浸入到50mg/mL鉑電鍍液中5~30s鐘，得到所需要沉積量的核殼結(jié)構(gòu)鉑鎳納米線有序陣列。

????上述步驟S11中的酸對(duì)應(yīng)的電壓1mol/L硫酸，對(duì)應(yīng)電壓為20V,?0.5mol/L草酸，對(duì)應(yīng)電壓為40V,0.8mol/L磷酸，對(duì)應(yīng)電壓為120V。

????上述步驟S12所述的氯化物為氯化亞錫。

????上述步驟S21所述的不活潑金屬為鈦金屬片或鍍鈦金屬片。

????上述步驟S21所述的強(qiáng)酸是20%鹽酸，所述強(qiáng)堿是10%氫氧化鈉。

????更進(jìn)一步提供上述的制備方法制備的具有核殼結(jié)構(gòu)的鉑鎳納米線有序陣列在燃料電池中的應(yīng)用。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:

1.?本方法首次使用先制備鎳納米線，再置換鎳淺表面，形成2~5nm的鉑納米顆粒表層，極大提高鉑的利用率，也提高的催化性能和電化學(xué)傳感器的性能，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了核殼納米線結(jié)構(gòu)，合成條件溫和，成本低廉，使用的的貴金屬鉑量極少，因此實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。

2.?本發(fā)明以鈦金屬片為沉積面，無(wú)需濺射工藝，省去高成本工藝，將二次氧化法制備納米氧化鋁為模板材料直接裝在鈦金屬表面，并用直流電沉積制備鎳納米線，生成的鎳納米線直徑統(tǒng)一，高度有序，并且長(zhǎng)度可由沉積時(shí)間控制，很容易達(dá)到生成需要。

3.?根據(jù)本發(fā)明的制備方法獲得的具有核殼結(jié)構(gòu)的鉑鎳納米線有序陣列具有良好的而且密集的有序結(jié)構(gòu)，大大的提高了比表面積，有效的提高了燃料電池的穩(wěn)定性和高效性。

附圖說(shuō)明

圖1為納米氧化鋁模板在電子掃描電鏡下觀察到的圖。

圖2為鎳納米線陣列表面子電子掃描電鏡下觀察到的圖。

圖3為鉑置換鎳納米線陣列后電子掃描電鏡觀察到的圖。

圖4為鉑置換鎳納米線陣列后透射電鏡觀察到的圖。

圖5中上圖為三種材料燃料電池催化劑氧化甲醇電化學(xué)氧化反應(yīng)的循環(huán)伏安圖，下圖為不含甲醇的背景循環(huán)伏安圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明采用的試劑、設(shè)備和方法為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)市購(gòu)的試劑、設(shè)備和常規(guī)使用的方法。

實(shí)施例1