[發明專利]一種Pd2PtAg納米晶及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610352622.X
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN105903981B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 劉蘇莉;陳昌云;張輝;包建春;楊顯清
• 申請（專利權）人: 南京曉莊學院
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;H01M4/92;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司32206
• 代理人: 張慧清

技術領域

本發明公開了一種Pd₂PtAg納米晶及其制備方法和應用，屬于納米領域。

背景技術

隨著世界能源需要和環境問題的日益增加，尋找清潔能源迫在眉睫。近年來，燃料電池的開發利用，進一步拓寬了能源領域的研究范圍。而在設計燃料電池的過程中，提高氧還原反應（ORR）的反應效率成為商業化應用的關鍵。最本質的方法在于提高催化氧還原反應催化劑的催化活性。文獻研究表明，Pt-基納米晶被認為是催化ORR最有效的催化劑。同時值得注意的是，由于組份的增加和電子結構的豐富可調性，使得多元的Pt-基納米晶顯示出比二元納米晶更優異的光、電、磁和催化性質，因而近來引起了廣泛的關注。

例如：Sun等人發現三元FePtCu和FePtNi納米棒電催化ORR性能明顯優于二元FePt納米棒。孫等通過控制形貌和組分合成一組FePtM（M=Pd, Au）三元金屬合金納米線，其催化ORR性能與以往的報道都要好，且循環5000圈后催化性能沒有減弱。這是由于多元合金催化劑中各組分的相互協同作用，使得其催化活性常優于相應的單組分金屬催化劑。更重要的是，如果Pt納米晶存在于多元金屬納米晶的表面，催化活性會進一步提高。

雖然多元Pt-基金屬納米晶的研究已經取得巨大進步，但是以特殊結構的Pd₂Ag為基礎，摻雜Pt金屬得到特殊分枝狀Pt-基納米晶的報道還較少。因此，研發高效的特殊結構的Pt-基納米晶是目前研究的熱點，特別是可用于ORR電催化劑具有重要意義和巨大挑戰。

發明內容

本發明旨在開發一種新型、高效的ORR催化劑。

為了實現這一目的，我們公開了一種Pd₂PtAg納米晶，所述的Pd₂PtAg納米晶為多腳狀Pd₂PtAg納米晶，即多腳狀PdAg@PdPtAg納米晶。

本發明中所公開的多腳狀Pd₂PtAg納米晶是將加入Pd(NO₃)₂^.2H₂O，K₂PtCl₆，AgNO₃的油胺和十八碳烯的混合溶液逐步升溫至230-300 °C，反應得到含有Pd₂PtAg納米晶的產物。

優選地，我們按照3 ^oC-10 ^oC min^-1的升溫速率逐步升溫。

進一步地，我們更為優選地方式是將升溫過程分為兩個階段，反應過程分為兩個階段，首先將加入Pd(NO₃)₂^.2H₂O和K₂PtCl₆的油胺（OLA）和十八碳烯（ODE）的混合溶升溫至230-300 °C，反應一段時間后，再加入AgNO₃溶液，然后維持溫度不變，繼續反應得到含有Pd₂PtAg納米晶的產物。其中AgNO₃溶液是指將一定量的AgNO₃溶解于油胺（OLA）和十八碳烯（ODE）形成的溶液。

同時，我們還公開了將含有Pd₂PtAg納米晶的產物進一步分散沉降、離心分離得到Pd₂PtAg納米晶。

其中，優選反應后的產物用無水乙醇分散沉降。其中采用無水乙醇分散沉降、離心分離的操作可以重復3-4次。

同時，在本發明中我們還公開了各組分的添加比例為Pd(NO₃)₂^.2H₂O 0.1 mmol-0.5 mmol，K₂PtCl₆ 0.05 mmol-0.25 mmol，AgNO₃ 0.05 mmol-0.25 mmol，OLA 6-10 mL, ODE 10-30 mL。

進一步地，我們還給出了優選的反應時間為10-30 min。這里所指的反應時間是當溫度達到我們所期待的溫度后，保持溫度恒定并反應10-30 min。譬如，當溫度達到230-300 °C后，反應10 min。對于分階段的保溫過程來說，我們在溫度到達230-300 °C時，控制溫度恒定并分別反應10-30 min，其中各個階段的反應溫度可以相同也可以不同。