[發(fā)明專利]一種八面體鈀鉑核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710161737.5
• 申請(qǐng)日: 2017-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN108630948B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞏金龍;于盛楠;張雷;董浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90;H01M4/92
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開了一種八面體鈀鉑核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備方法，首先將鈀金屬顆粒均勻分散在乙二醇溶液中，然后向鈀金屬顆粒?乙二醇混合液體中加入甘氨酸和氯鉑酸，再加入去離子水；最后將混合液體攪拌并且超聲，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后的所得為所述的八面體鈀鉑核殼結(jié)構(gòu)催化劑。本發(fā)明合成的八面體鈀鉑核殼結(jié)構(gòu)催化劑相較于其他核殼結(jié)構(gòu)的八面體催化劑可以不需要合成具有特定八面體形貌的鈀內(nèi)核，因此極大的減少了合成過程的復(fù)雜性，提高了合成的效率和便利性，同時(shí)八面體鈀鉑核殼結(jié)構(gòu)的催化劑可以作為一種高效的電催化材料，直接用于燃料電池體系中，有效緩解當(dāng)今化石燃料短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑制備領(lǐng)域，具體為一種通用的八面體鈀鉑核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，由于化石燃料的燃燒，全球變暖和氣候異變現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，地球面臨著資源枯竭和環(huán)境污染的雙重問題，因此我們需要尋找一種新型的環(huán)境友好型能源去替代化石燃料。燃料電池作為一種新型能源，可將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有燃料多樣性、環(huán)境親和性等優(yōu)點(diǎn)^[1]。貴金屬納米材料是其催化劑組分中的關(guān)鍵材料，直接決定了燃料電池反應(yīng)的速度以及最終產(chǎn)物的形態(tài)。其中Pt基催化劑是公認(rèn)的在低溫燃料電池中催化活性最高的催化劑，但是Pt資源在地球上儲(chǔ)備量極少，并且在具體使用過程中往往存在著穩(wěn)定性差的問題如何有效的解決這兩個(gè)問題，提高催化劑的催化活性，依舊是國際上的研究熱點(diǎn)。

在對(duì)鉑基催化劑的諸多改性措施中，用較便宜的金屬作為內(nèi)核，外表面生長極薄的一層鉑殼是最有效的方法之一。其中鈀金屬和鉑金屬之間的晶格失配度只有0.77％，因此是最常見的用來作為內(nèi)核的金屬之一。不管是通過液相還原的方法^[2]還是欠電位沉積^[3]的方法，為了合成具有特定形貌的核殼結(jié)構(gòu)催化劑，通常都需要優(yōu)先合成出具有特定形貌的內(nèi)核然后再進(jìn)行后續(xù)殼層生長。對(duì)種子的形貌的精確調(diào)控增加了整個(gè)合成過程的復(fù)雜性。

1.S.Lister and G.McLean,PEM fuel cell electrode,Journal of PowerSources,2004,130,61-76.

2.X.Wang,S.I.Choi,L.T.Roling,M.Luo,C.Ma,L.Zhang,M.Chi,J.Liu,Z.Xie,J.A.Herron,M.Mavrikakis,Y.Xia,Palladium–platinum core-shell icosahedra withsubstantially enhanced activity and durability towards oxygen reduction,Nature Communication,2015,6,7594.

3.J.Zhang,Y.Mo,M.B.Vukmirovic,R.Klie,K.Sasaki,R.R.Adzic,PlatinumMonolayer Electrocatalysts for O2Reduction:Pt Monolayer on Pd(111)and onCarbon-Supported Pd Nanoparticles,The Journal of Physical Chemistry B 2004,108,10955-10964.

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有合成特定形貌的核殼結(jié)構(gòu)的催化劑必須使用特定形貌的種子這點(diǎn)不足，提供一種可以使用各種不同形貌的種子最終都生成八面體核殼結(jié)構(gòu)的鈀鉑催化劑的方法。本發(fā)明主要利用的是實(shí)驗(yàn)過程中加入的還原劑以及反應(yīng)物來達(dá)到反應(yīng)過程中同時(shí)存在著內(nèi)核結(jié)構(gòu)重構(gòu)以及外殼后續(xù)生長的兩個(gè)過程。反應(yīng)過程中不管是加入何種形貌的鈀種子，都可以在含有甘氨酸和氯鉑酸的反應(yīng)溶液中，經(jīng)過水熱還原之后得到八面體的Pd@Pt核殼結(jié)構(gòu)的催化劑。這種合成方法可以極大簡化合成鈀鉑核殼結(jié)構(gòu)催化劑的合成過程。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：