[發明專利]一種用于燃料電池的富Cu八面體PtCu納米催化劑的合成方法及應用

在審

• 申請號: 201810060461.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108258258A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 袁強;李朝忠;劉太陽
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;B82Y30/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

本發明公開了一種富Cu八面體PtCu納米催化劑的合成方法，其特征在于：包括如下步驟:（1）將金屬鉑鹽和銅鹽一起加入有機溶劑DMF中，金屬鹽前驅體的量為0.01～0.1mol，室溫下攪拌5～8分鐘，鉑鹽前驅體與銅鹽前驅體的摩爾比為5：1~1：5；所加有機溶劑DMF量需要將金屬鉑鹽和銅鹽完全溶解即可；（2）向步驟（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室溫下攪拌3～10分鐘；（3）向步驟（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室溫攪拌1～10分鐘，甲醛與DMF的體積比為1:1~1:8；(4)向步驟（3）所得混合溶液轉移至高壓反應釜中反應6～24小時，溫度控制在120～200℃；(5)將步驟（4）所得產物冷卻后進行洗滌，離心分離后即得富Cu八面體PtCu納米晶體。

技術領域

本發明涉及一種用于燃料電池的富Cu八面體PtCu納米催化劑的合成方法及在燃料電池的應用。

背景技術

金屬Pt在醇類氧化、氧氣還原、生物質燃料和氫氣燃料電池等方面都有不可取代的作用。但由于Pt稀有、價格貴，導致燃料電池的商用成本高，所以將Pt與廉價金屬制備成合金是降低其成本的一種有效方法。另外，合金納米催化劑的形狀、尺寸和成分對催化劑的性能起決定性的作用，因此制備形形狀、尺寸和成分可控制的Pt基合金催化劑至關重要。到目前，在液相中合成富Cu八面體PtCu納米催化劑的合成方法與形貌控制技術還沒有案例。并且由于Cu的加入形成合金不但可以增強催化劑的催化性能，還可以大幅度降低催化劑的成本。因此可控合成富Cu八面體PtCu納米催化劑具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：獲得了富Cu八面體PtCu納米晶體。該種晶體合成方法新穎，形貌統一，在燃料電池中具有優異的催化性能。

本發明的技術方案是：一種富Cu八面體PtCu納米晶體的合成方法，包括如下步驟:（1）將金屬鉑鹽和銅鹽一起加入有機溶劑DMF中，金屬鹽前驅體的量為0.01～0.1mol，室溫下攪拌5～8分鐘，鉑鹽前驅體與銅鹽前驅體的摩爾比為5：1~1：5；所加有機溶劑DMF量需要將金屬鉑鹽和銅鹽完全溶解即可；（2）向步驟（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室溫下攪拌3～10分鐘；（3）向步驟（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室溫攪拌1～10分鐘，甲醛與DMF的體積比為1:1~1:8；(4) 向步驟（3）所得混合溶液轉移至高壓反應釜中反應6～24小時，溫度控制在140～200℃；(5) 將步驟（4）所得產物冷卻后進行洗滌，離心分離后即得富Cu八面體PtCu納米晶體。

所述的步驟(2)中所述的金屬鉑鹽前驅體為乙酰丙酮鉑；金屬銅鹽前驅體為乙酰丙酮銅。

所述的鉑鹽前驅體與銅鹽前驅體的摩爾比為5：1~1：5。

所述的甲醛與DMF的體積比為1:1-1:8。

所述的葡萄糖的加入量與金屬鹽的摩爾比為：10-4:1；CTAB與金屬鹽的摩爾比為：1-2:1。

步驟(4)中所述在高壓反應釜中反應溫度控制在140～190℃，反應時間為10-14小時。

所述的八面體PtCu納米晶體尺寸均一、在24-26nm；銅含量原子比為65.5%。

步驟(4)中所述在高壓反應釜中反應溫度控制在170～190℃，反應時間為10-14小時。

所述的富Cu八面體的PtCu納米催化劑是目前PtCu納米晶體文獻所記載的Cu含量最多的八面體。

所述的富Cu八面體PtCu納米催化劑在燃料電池的應用。

所述的富Cu八面體PtCu納米催化劑在燃料電池中做為陽極對醇類的氧化和陰極對氧氣的還原的應用。