[發(fā)明專利]一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410631654.4
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104307513A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃大兵;袁強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;H01M4/92;B82Y30/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池催化劑領(lǐng)域，具體地說是一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

燃料電池由于其能量轉(zhuǎn)化率高，對環(huán)境污染少，有利于減少傳統(tǒng)石化燃料的過度使用和保護(hù)地球環(huán)境，可作為未來理想的動力來源，因而受到世界各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注，為此，世界各國投入了大量的人力，物力，和財力來進(jìn)行研究。Pt催化劑由于其優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性，而受到人們的廣泛關(guān)注。但是，由于其在地球上的儲量稀少和昂貴的價格大大的限制了燃料電池的商業(yè)化使用，而且Pt在氧化一些燃料時會產(chǎn)生中間產(chǎn)物CO，CO會占據(jù)Pt表面的活性位點，使Pt催化劑中毒，從而降低了Pt的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性。目前，Pt的合金化是科學(xué)家們采取的一種普遍方法來解決單金屬Pt催化活性低以及易中毒這一問題。基于Pt的二元和三元納米合金由于其獨特的物理化學(xué)性能而越來越受到人們的重視。如（Da-Bing?Huang,?Qiang?Yuan,?Hong-Hui?Wang,?Zhi-You?Zhou.?facile?synthesis?of?PdPtnanoalloy?with?sub-2?nm?island?as?robust?electrocatalysts?for?methanol?oxidation.?Chemical?Communication.?2014,?50,?13551-13554.）但是，其中基于島狀的三元金屬納米合金催化劑還沒有見到報道。而且這種島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金催化劑比島狀結(jié)構(gòu)的PdPt二元金屬納米合金催化劑其具有更好的催化性能方面也未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于研究并獲得了一種島狀結(jié)構(gòu)的RhPdPt三元金屬納米合金催化劑較好的提高催化甲醇、乙醇、甲酸的催化活性并且增強(qiáng)了催化劑抗CO中毒能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑，由Rh、Pd和Pt原子按一定比例組成RhxPdyPtz納米級三元金屬合金具有島狀結(jié)構(gòu)，其中x=10，y=30-70，z=60-120。?

所述合金顆粒的整體尺寸為34±3.0?nm，而在顆粒的四周均勻的分布著亞2納米級的島狀小顆粒，小顆粒的粒徑為1.77±0.03nm。

合金中Rh、Pd、Pt原子比x=10，y=40，z=50構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金Rh10Pd40Pt50對乙醇催化性能最好。

一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑的制備方法，包括如下步驟:

（1）溶液的配置

將H₂PtCl₆、Na₂PdCl₄和RhCl₃分別配制成0.05?–?0.2?mol/L的溶液,一水檸檬酸和CTAC配制成0.1?-0.5?mol/L的溶液；

（2）絮狀溶液的制備

取4.5?ml的0.22?mol/L的一水檸檬酸和4.5?ml的0.22?mol/L的CTAC,然后再按比例各加入的50?ul-100?ul的RhCl3、300?ul-400?ul的Na2PdCl4和500?ul-600?ul的H2PtCl6溶液，常溫下，強(qiáng)力攪拌，形成絮狀溶液；

（3）?島狀結(jié)構(gòu)RhPdPt三元合金催化劑的制備

將步驟（2）中的絮狀溶液轉(zhuǎn)移至15?ml的水熱反應(yīng)釜中，在180?℃下，反應(yīng)60分鐘左右，冷卻至室溫，將所得沉淀用超純水洗滌，再在真空干燥器中干燥，即得本發(fā)明的一種島狀的RhPdPt三元合金納米催化劑。

一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑的應(yīng)用，是RhPdPt島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金催化劑在燃料電池領(lǐng)域?qū)σ掖肌⒓状肌⒓姿嵊袡C(jī)小分子有好的催化效率和抗毒化性能。?

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑,是由Rh、Pd和Pt按一定比例組成Rh_xPd_yPt_z納米級三元金屬合金具有島狀結(jié)構(gòu)，合金顆粒的整體尺寸為34?±?3.0?nm，而在顆粒的四周均勻的分布著亞2納米級的島狀小顆粒，小顆粒的粒徑為1.77?±?0.03?nm。其中x=10，y=30-70，z=50-120。合金比單獨的Pt催化劑具有更優(yōu)越的催化性能。

合金中Rh、Pd、Pt原子比x=10，y=40，z=50構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金Rh₁₀Pd₄₀Pt₅₀對乙醇催化性能最好。