[發明專利]一種多枝狀Pd@PtNi核殼納米催化劑的合成方法

有效

• 申請號: 201810193899.1
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108435201B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 謝水奮;王媛媛;王偉;劉凱
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/16
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發明公開了一種多枝狀Pd@PtNi核殼納米催化劑的合成方法，為一步合成方法,利用一鍋液相還原方法，在程序升溫的條件下，分階段還原，先還原生成Pd核，隨后在Pd核表面還原生成PtNi超薄殼層，實現組分核殼分布的一步控制合成，避免了傳統兩步晶體生長方法的繁瑣操作和復雜過程，制備的Pd@PtNi核殼納米材料為具有高比表面積、高催化活性的多枝狀結構，具有良好的催化劑性能。

技術領域

本發明涉及一種多枝狀Pd@PtNi核殼納米催化劑的合成方法。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，能源資源短缺及環境污染問題日益嚴重，關于綠色高效能源的獲取、轉化及合成技術的研究成為迫切需要。電催化技術由于其廣泛應用于環境工程、能源轉化和儲存、生物醫學等重要領域而越來越受到人們的重視。電催化研究的重要任務就是研發高效、高穩定性的催化劑。

目前，金屬鉑(Pt)及鉑基材料是許多催化反應(如醇類電催化氧化、氧還原電催化、電解水)中的高效催化劑。然而，高昂的價格和資源稀缺限制了其在工業催化劑方面的廣泛應用。為了降低成本和提高對鉑的利用率，人們開始研究并嘗試多種方法，比如通過減小催化劑材料的尺寸進而增加其比表面積，也可以通過將其他金屬元素添加至Pt催化劑中使其合金化或者形成核殼結構等來降低Pt的使用量，同時提高其催化活性。此外，將活性成分Pt表面化是一種很重要的方法，吸引了越來越多科研人員的興趣。目前科研中嘗試的方法有例如晶種生長等，或在Pd的納米立方體表面沉積1～6原子層厚度的Pt，增加其催化活性；或將Pt、Ni還原在八面體的Pd表面，，進一步降低Pt的使用量。然而上述方法都是基于2步的晶種生長方法，先合成Pd納米晶，再以Pd納米顆粒作為晶種，在其表面沉積PtNi合金殼層，合成的以二維結構納米片或其他殼核結構為主，其操作過程復雜、難度大。至今，還沒有便捷的方法實現一步法合成多枝狀的Pd@PtNi核殼納米晶。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種多枝狀Pd@PtNi核殼納米催化劑的合成方法，解決了上述背景技術中的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種多枝狀Pd@PtNi核殼納米催化劑的合成方法，包括如下步驟：

(1)溶解：取鈀、鉑、鎳前驅鹽的固體樣品，以及表面活性劑、促分散劑、還原劑，在N,N-二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶劑中進行溶解，所述混合溶劑中N,N-二甲基甲酰胺和乙醇的體積比為7～10:2～5；

(2)混合：將步驟(1)得到的溶液進行攪拌，使其混合均勻；

(3)程序升溫：將步驟(2)攪拌后的溶液升溫至170～190℃，保溫25～35min，然后迅速冷卻至室溫；

(4)洗滌：將冷卻后的樣品以去離子水反復洗滌至洗凈可溶物，得到的沉淀物即為產物，所述產物為以Pd為核、PtNi為殼的面心立方多枝狀納米晶體。

在本發明一較佳實施例中，所述步驟(1)中的鈀、鉑、鎳前驅鹽包括乙酰丙酮鈀、乙酰丙酮鉑、無水氯化鎳，所述乙酰丙酮鈀、乙酰丙酮鉑、無水氯化鎳的質量比為4:5:4。

在本發明一較佳實施例中，所述步驟(1)中的表面活性劑包括十六烷基三甲基氯化銨、氯化十六烷基吡啶。

在本發明一較佳實施例中，所述步驟(1)中的促分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮。

在本發明一較佳實施例中，所述步驟(1)中的還原劑包括六羰基鎢、六羰基鉬。

在本發明一較佳實施例中，所述表面活性劑、促分散劑、還原劑的質量比為95～105：25～100:45～55。

在本發明一較佳實施例中，將步驟(2)室溫下以550～650rpm的轉速攪拌25～30min。

在本發明一較佳實施例中，將步驟(3)攪拌后的溶液升溫至180℃，保溫30min。