[發(fā)明專(zhuān)利]一種超低活性位點(diǎn)間距的超小高活性鈀-鎳-磷三元合金納米材料的制備及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611269057.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107069047B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪樂(lè)余;陳霖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/90
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/90;B82Y30/00
• 代理公司: 11108 北京太兆天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張洪年<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種超低活性位點(diǎn)間距的超小高活性鈀?鎳?磷三元合金納米材料的制備及應(yīng)用。本發(fā)明提供的超低活性位點(diǎn)間距的超小高活性鈀?鎳?磷三元合金納米材料的制備方法中的第一步主要為了得到尺寸極小，約5nm，分布均勻的納米顆粒，通過(guò)第二步反應(yīng)，在第一步產(chǎn)物基礎(chǔ)上提高溫度并且增加磷源進(jìn)行磷化，顆粒尺寸沒(méi)有明顯變化。所制備的鈀?鎳?磷三元合金納米材料具有很高的燃料電催化氧化活性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計(jì)一種降低活性位點(diǎn)間距的合成方法，得到超小鈀-鎳-磷復(fù)合納米顆粒，具有很高的燃料電催化氧化活性和穩(wěn)定性。

技術(shù)背景

一直以來(lái)，對(duì)于堿性條件下的乙醇的電催化氧化，鈀基催化劑被認(rèn)為是一種有效的電催化劑。而它的昂貴價(jià)格和穩(wěn)定性限制了它的大范圍應(yīng)用。迄今為止，很多研究者通過(guò)使鈀與其它金屬元素復(fù)合，同時(shí)盡可能提高催化劑的活性表面積，可以有效降低鈀的用量同時(shí)提高其活性和穩(wěn)定性。

一方面是貴金屬與其他過(guò)渡金屬元素復(fù)合可以通過(guò)“雙功能”提高催化劑活性和穩(wěn)定性。另一方面，催化劑與助催化劑間的分布距離對(duì)催化劑活性有很大影響，目前已有很多關(guān)于貴金屬與其他基質(zhì)(氫氧化物、磷化物等)的復(fù)合催化劑，因此發(fā)展一個(gè)能夠充分減小不同活性位點(diǎn)間距的合成方法非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為滿(mǎn)足新能源領(lǐng)域的催化劑需求，特別設(shè)計(jì)一種降低活性位點(diǎn)間距的合成方法，得到超小鈀-鎳-磷復(fù)合納米顆粒，具有很高的燃料電催化氧化活性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明主要采用熱分解的兩步合成方法，然后將得到的超小的復(fù)合納米顆粒和碳粉混合制成電極液，將其涂覆在電極上應(yīng)用于乙醇燃料電池電氧化。

本發(fā)明所述的超低活性位點(diǎn)間距且超小的高活性鈀-鎳-磷復(fù)合納米顆粒催化材料的制備方法，其具體步驟如下：

a.在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，在50ml三口瓶中，加入20mL油胺(OAM)、1.5ml三正辛基膦、152.3mg Pd(acac)₂和135.2mg Ni(acac)₂，使體系升溫至120℃保持30分鐘，然后快速升溫至260℃并保持1h，得到黑色溶液。自然冷卻后，取出反應(yīng)液離心保留沉淀用5ml甲苯溶解收集。

b.取1ml a步驟顆粒的甲苯分散溶液，注入10ml油胺和1ml三正辛基膦的混合溶液，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下加熱至120℃保持30min，然后將體系升溫至290℃并保持1h。反應(yīng)自然冷卻后，取出反應(yīng)液用乙醇沉淀離心，保留沉淀用5ml環(huán)己烷溶解收集，得到最終產(chǎn)物分散液

c.1ml顆粒的分散液加入溶有1-10mg導(dǎo)電炭黑的環(huán)己烷中，超聲(30-90min)。

d.離心(8000轉(zhuǎn)/分鐘)5-20min得負(fù)載在導(dǎo)電炭黑上的納米晶，將其重新分散到30ml乙醇中，超聲30min，離心分離，重復(fù)2次。

e.離心(8000轉(zhuǎn)/分鐘)5-20min，將其重新分散到一定比例的水和異丙醇的混合溶液中，并加入一定量的全氟磺酸。

將上述發(fā)明應(yīng)用于電催化氧化，并利用循環(huán)伏安法和時(shí)間-電流曲線(xiàn)測(cè)試它的活性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果：