[發明專利]一種PtCu/C催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 201410252775.8
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN104001525A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 邢巍;呂青;李晨陽;梁亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明屬于貴金屬催化劑制備方法領域，具體涉及一種PtCu/C催化劑的制備方法。

背景技術

直接甲醇燃料電池作為一種清潔能源，在便攜式電子設備和車輛電源的應用方面具有很大的潛力。目前，Pt基催化劑由于其獨特的催化性質，成為最有效的甲醇燃料電池陽極催化劑。但是，貴金屬Pt昂貴的價格以及在室溫下對甲醇電氧化低的催化活性，成為直接甲醇燃料電池商業化的重大阻礙。在目前的研究中，為提高甲醇氧化的活性，減小Pt的載量，常用Pt與另一種非貴金屬的合金催化劑或制備具有一定形貌的Pt基催化劑納米粒子。

一般來說，Pt基催化劑的粒徑、形貌、組成和結構會在很大程度上影響其催化活性。Galvanic置換反應是一種有效的控制合成Pt基催化劑形貌和組成的方法。例如，Pt空心球可以通過Co納米粒子作為犧牲模板，通過置換反應獲得。PtPdTe和PtTe納米線可通過置換Te納米線而得到。對于Cu置換反應，常用一系列貴金屬前驅體置換欠電位沉積所得的Cu單層，但這類反應只能發生在電極表面，反應量較少。在大劑量的置換反應中，由于Cu納米粒子易于被氧化，而鮮有報道。僅有的報道中，所制備PtCu納米粒子具有很嚴重的團聚現象，而影響其催化性能。(B.Geboes,I.Mintsouli,B.Wouters,J.Georgieva,A.Kakaroglou,S.Sotiropoulos,E.Valova,S.Armyanov,A.HubinandT.Breugelmans,Applied?CatalysisB:Environmental,2014,150–151,249-256.)

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的制備PtCu/C催化劑的方法中，Cu納米粒子易被氧化且PtCu納米粒子易團聚的問題，而提供一種PtCu/C催化劑的制備方法。

本發明提供一種PtCu/C催化劑的制備方法，包括：

步驟一：將銅源和碳載體在溶液中混合，得到懸濁液；

步驟二：在氬氣保護下，將步驟一得到的懸濁液和硼氫化鈉混合，然后再加入檸檬酸溶液，得到混合液；

步驟三：將步驟二得到的混合液與鉑源混合，得到PtCu/C催化劑。

優選的是，所述的銅源為CuCl₂、Cu(NO₃)₂或Cu(SO₄)₂溶液。

優選的是，所述的CuCl₂、Cu(NO₃)₂或Cu(SO₄)₂溶液的濃度為0.01-0.02M。

優選的是，所述的碳載體為活性炭、碳納米管或石墨烯。

優選的是，所述的銅源的體積(mL)：碳載體的質量(mg)為(12-24)：(38-96)。

優選的是，所述的碳源和硼氫化鈉的質量比為(38-96)：(9.31-37.24)。

優選的是，所述的檸檬酸溶液的濃度為0.005-0.05M。

優選的是，所述的鉑源為硝酸鉑或氯鉑酸溶液。

優選的是，所述的硝酸鉑或氯鉑酸溶液的濃度為0.005-0.01M。

優選的是，所述的銅源和鉑源的體積比為1：1。

本發明的有益效果

本發明提供一種PtCu/C催化劑的制備方法，該方法先將銅源和碳載體在溶液中混合，得到懸濁液；然后將懸濁液和硼氫化鈉混合，然后再加入檸檬酸溶液，得到混合液；再將得到的混合液與鉑源混合，得到PtCu/C催化劑。與現有技術相對比，本發明通過在反應過程中加入的檸檬酸溶液，檸檬酸溶液作為一種表面活性劑可以包覆在置換反應所生成的PtCu納米粒子的表面，阻止納米粒子的聚集，通過控制檸檬酸的濃度來控制其在納米粒子表面的包覆程度，從而控制PtCu納米粒子的分散度，改善其催化甲醇電氧化的性能。同時，在反應過程中，采用氬氣保護，防止Cu納米粒子的氧化。實驗結果表明：本發明所得PtCu納米粒子呈均勻分散的納米粒子狀，無聚集現象，通過PtCu/C催化劑在甲醇溶液中的循環伏安曲線可知，其峰電流密度達到1211mAmg^-1。

附圖說明

圖1為本發明對比例1得到的PtCu/C催化劑的透射電鏡圖。

圖2為本發明實施例1得到的PtCu/C催化劑的透射電鏡圖。

圖3為本發明實施例2得到的PtCu/C催化劑的透射電鏡圖。