[發明專利]金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳高性能乙醇氧化催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201510027259.X
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104588035B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 汪敏;趙海星;趙志亮
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;H01M4/92
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種乙醇氧化催化劑的制備方法，具體涉及一種金鈀鈷核殼結構（AuPdCo）/碳高性能乙醇氧化催化劑的制備方法。

背景技術

燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電極反應直接轉換成電能的裝置，其能量轉換效率不受“卡諾循環”的限制，它還具備燃料多樣化、對環境污染小、可靠性及維修性好等優點。而其中的直接液體醇類燃料電池以其清潔、高效、安全、可移動、操作條件溫和等優點，被譽為是最具大規模產業化前景的一類燃料電池。但是甲醇有毒，應用于可移動電源就需要探索無毒的液體燃料，而乙醇來源廣，價格低，可再生，且無毒，被認為可替代甲醇的直接液體醇類燃料電池。

這些燃料電池催化劑均使用價格昂貴的貴金屬，而大量使用貴金屬催化劑導致的成本過高及燃料電池的耐久性不足等問題阻礙了其發展及商業化進程。鈀是一種較鉑成本低，且對乙醇有優異電催化活性的金屬。而另一種降低催化劑成本的方法就是改善催化劑的結構，核殼結構催化劑通常采用相對低廉和資源豐富的金屬納米粒子作核，然后在其表面覆蓋一薄層的鈀或鈀合金，從而實現大幅度提高貴金屬鈀的利用率，減少其使用量并有效降低燃料電池的成本，因此被譽為是質子交換膜燃料電池大規模商業化的希望所在。

因此，研究一種Pd基二元或多元催化劑，對提高直接乙醇燃料電池等能源轉換裝置的商業化發展有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳高性能乙醇氧化催化劑的制備方法，制備的催化劑具有優良乙醇氧化催化性能和長期穩定性，并且，實用過程中應用的乙醇價格低廉，方便攜帶，且無毒，有望成為未來理想的移動電源，具備較高的實用價值。

本發明的金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳高性能乙醇氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）氯金酸溶液吹干，依次加入油胺、油酸、十八烯，超聲溶解，通入氮氣10分鐘，而后加熱至130度反應1小時，得到均一的溶液；

2）將乙酰丙酮鈀和四水合醋酸鈷固體混合，加入油胺，超聲混合均勻后得到溶液；

3）將步驟2）的溶液加入到步驟1）的溶液中，在氮氣保護下，升溫至270度反應2小時，得到均一溶液；

4）將步驟3）得到的溶液用無水乙醇離心洗3次，得到沉淀；

5）XC-72碳黑加入正己烷中超聲2小時，得到均勻分散的懸濁液；

6）將步驟4）中得到的沉淀加入到步驟5）中得到的懸濁液中，繼續超聲4小時，后用正己烷離心洗4次、無水乙醇離心洗2次，得到沉淀。將沉淀放入干燥箱中干燥，即得到金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳高性能催化劑。

進一步，所述步驟1）中，按照金的物質的量與油胺、油酸、十八烯總體積比為0.1mmol：42ml的比例添加；其中，油胺、油酸、十八烯按體積比為15:1:5的比例添加。

進一步，所述步驟2）中，按照金、鈀、鈷的物質的量為1:1:1~1:1.5:1.5的比例來稱取乙酰丙酮鈀、四水合乙酸鈷。

進一步，所述步驟5）中，按照催化劑中鈀的質量比為20%的比例來稱取XC-72碳黑。

本發明采用油胺、油酸、十八烯作為反應溶劑，先將氯金酸還原，得到納米金顆粒，其次加入鈀鹽、鈷鹽進行還原包裹在納米金周圍，得到金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo）納米顆粒，再負載在XC-72碳黑上，得到金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo）/碳高性能催化劑。這種核殼結構的催化劑不僅使鈀的用量減少，而且它對乙醇氧化的電催化活性有了明顯的增加并且具有長期的穩定性。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清晰，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為實施例1制備的金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)納米顆粒的FESEM圖；

圖2為實施例1制備的金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳催化劑的XRD圖；

圖3為實施例1制備的金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳催化劑和商業化鈀/碳催化劑在1M?KOH+0.5M?C2H5OH溶液中的循環伏安曲線比較圖；

圖4為實施例1制備的金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳催化劑和商業化鈀/碳催化劑在1M?KOH+0.5M?C2H5OH溶液中的穩定性比較圖；

圖5為實施例2制備的金鈀鈷核殼結構（Au@PdCo)/碳催化劑和商業化鈀/碳催化劑在1M?KOH+0.5M?C2H5OH溶液中的循環伏安曲線比較圖；