[發明專利]一種空心鈀納米球的制備方法

有效

• 申請號: 201610261081.X
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105945298B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 陳煜;漢術和
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司61201
• 代理人: 高雪霞

技術領域

本發明涉及一種鈀納米粒子的制備方法，尤其涉及一種空心鈀納米球的制備方法，該鈀納米粒子作為催化劑對甲酸展現出較高的催化活性和穩定性。

背景技術

以氫為燃料的質子交換膜燃料電池(PEMFC)由于價格高、無合適氫源及在0℃以下Nafion膜結冰等問題，至今還未能商業化(Design of active Pt on TiO2 based nanofibrous cathode for superior PEMFC performance and durability at high temperature.Applied Catalysis B:Environmental,2017；204:421-429)。直接甲醇燃料電池(DMFC)具有燃料儲運和使用方便、體積小和比能量高等優點，但甲醇有毒、易揮發、高易燃，且易透過Nafion膜而引起電池性能下降。近年來的研究發現，甲酸是一種較好的甲醇替代燃料，直接甲酸燃料電池(DFAFC)具有很多優點，如甲酸無毒、不易燃等(Influence of solution pH on Pt anode catalyst in direct formic acid fuel cells.ACS Catalysis,2015；5:6848-6851)。由于Nafion膜中磺酸基團與甲酸根陰離子間有排斥作用，因此，甲酸對Nafion膜的滲透率比甲醇低很多，DFAFC已受到越來越多的關注(Carbon supported Pd-based bimetallic and trimetallic catalyst for formic acid electrochemical oxidation.Applied Catalysis B:Environnebtal,2016；180:758-765)。

在DFAFC中，甲酸在鈀催化劑上的氧化主要通過直接途徑進行，因此鈀催化劑對甲酸氧化的電催化活性比鉑催化劑好得多。故鈀催化劑越來越受到重視(Pd-Cu alloy with hierarchical network structure as enhanced electrocatalysts for formic acid oxidation.International Journal of Hydrogen Energy,2016；41:6773-6780)。然而，由于鈀儲量稀缺，如何在提高鈀基催化劑的活性和選擇性前提下降低鈀的用量仍是該領域的研究熱點。

根據先前研究表明：由于鈀粒子的粒徑、形貌和晶面對鈀催化劑的性能有較大的影響，因此，設計形貌和粒徑可控的鈀納米結構顯得至關重要。例如：由{100}晶面構成的小尺寸鈀納米粒子對甲酸的催化性能要比由{110}和{111}晶面構成的鈀納米粒子好得多(Multi-Generation Overgrowth Induced Synthesis of Three-Dimensional Highly Branched Palladium Tetrapods and Their Electrocatalytic Activity for Formic Acid Oxidation.Nanoscale,2014,6,2776-2781)。目前，不同形貌的鈀納米結構，如納米四面體、納米八面體、納米球、納米線、納米空心球及納米立方體，已經用不同的合成方法(包括模板法、晶種法、化學還原法、溶膠-凝膠法和熱分解法等)制備得到(Arginine-Assisted Synthesis and Catalytic Properties of Single Crystalline Palladium Tetrapods.ACS Applied Materials Interfaces,2014,6,22790-22795)。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種簡單有效的水熱還原方法制備具有均勻并且形貌、尺寸及組成可控的空心鈀納米球的方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：

1、制備氧化亞銅納米球

將氯化銅或硫酸銅、聚乙烯亞胺、抗壞血酸按摩爾比為1:1～3:1～1.5加入蒸餾水中，混合均勻，用氫氧化鈉水溶液調節所得混合液的pH值至10～13，室溫攪拌20～30分鐘，得到氧化亞銅納米球溶液。

2、制備空心鈀納米球