[發明專利]一種多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510475926.0
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN105032412B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 趙金保;傅韜;方軍
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J35/10;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M4/92
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料及其制備方法，屬于功能材料領域。所述多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料的組分為Ag和Pt的合金，粒徑為5～40nm，空心內徑為1～25nm，呈爆米花狀。制備方法：1)配制檸檬酸鈉溶液，加入無機銀鹽前驅體，攪拌后得混合液，再加入硼氫化鈉，繼續攪拌，即得銀晶種溶液；2)在步驟1)制得的銀晶種溶液中加入無機鉑鹽、聚乙烯吡咯烷酮和抗壞血酸，加熱反應后，冷卻離心取沉淀，即得多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料。制備方法工藝簡單、操作簡便、可重復性高，使用的反應條件溫和，對環境友好；所制備的多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料具有高表面積、高電催化活性、高穩定性和低成本等優點。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體是涉及一種多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料及其制備方法。

背景技術

燃料電池是一種電化學裝置，它不經過熱功轉化過程，而是通過電化學方式直接將化學能轉化為電能。而熱機是將反應所釋放的化學能轉化為熱能再來作功轉化為電能，所以能量的利用效率低于燃料電池體系。例如，以H₂為燃料的內燃機效率為10％～20％，而同樣以H₂為燃料的燃料電池效率則可以達到45％～50％(理論值為93％)，因此燃料電池的研究熱潮在全世界范圍內興起。近來日本的豐田公司發布了2015年將會上市的以燃料電池為動力的汽車(Toyota FCV)，也預示著燃料電池將走向民用的市場，具有潛在的市場與應用前景。

燃料電池的關鍵材料之一是電極上使用的電催化劑，用于催化燃料或氧化劑的電化學反應。目前廣泛應用的是以鉑(Pt)為活性物質的催化劑，如鉑碳催化劑(Pt/C)，但是鉑基催化劑的價格昂貴，導致燃料電池的總成本居高不下。為了降低燃料電池的成本，目前燃料電池催化劑的研究方向主要分為鉑基催化劑與非鉑催化劑，其中鉑基催化劑又分為三大類：(1)純鉑催化劑，主要通過調控鉑顆粒的形貌，晶面來提高性能；(2)鉑合金催化劑，主要通過將鉑摻入其他金屬中制成合金來提高性能，其中鉑合金催化劑受到廣泛關注，M.Markovic在2007年時發表的Science論文上發現Pt₃Ni合金材料的電催化活性遠高于Pt單晶材料，隨后Pt合金催化劑的研究得到了更多的發展，如山東大學申請的以水熱法制備中空鉑合金材料的專利(中國專利CN201210041267)等；(3)鉑/金屬催化劑，制備例如核-殼結構的異二聚體，利用金屬間的作用來提高催化劑的性能。而非鉑的催化劑則有非貴金屬催化、鈀基催化劑、過渡金屬大環化合物衍生物和非金屬催化劑。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的燃料電池存在的成本高、效率低、性能差、壽命短等問題，提供成本低、效率高、性能好、壽命長的一種多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料及其制備方法。

所述多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料的組分為Ag和Pt的合金，粒徑為5～40nm，空心內徑為1～25nm，呈爆米花狀。

所述多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料的制備方法，包括以下步驟：

1)配制檸檬酸鈉溶液，加入無機銀鹽前驅體，攪拌后得混合液，再加入硼氫化鈉，繼續攪拌，即得銀晶種溶液；

2)在步驟1)制得的銀晶種溶液中加入無機鉑鹽、聚乙烯吡咯烷酮(K＝30)和抗壞血酸，加熱反應后，冷卻離心取沉淀，即得多孔空心結構的銀/鉑合金納米材料。

在步驟1)中，所述檸檬酸鈉溶液的摩爾濃度可為0.0010～0.5000M；所述無機銀鹽前驅體與溶液中檸檬酸鈉的物質的量之比可為1∶(1～4)；所述硼氫化鈉與所加入的無機銀鹽前驅體的物質量之比可為(3～1)∶1；所述無機銀鹽前驅體可選自碳酸銀、硝酸銀、硫酸銀等中的一種；所述攪拌的時間可為6～48h。