[發明專利]一種單一鉑鈀納米簇電極、制備方法及其對甲醇催化的應用

有效

• 申請號: 201810567308.2
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108918610B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李永新;湯浩然;朱佳慧
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48;C25F3/02;C25D3/50;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發明提供了一種單一鉑鈀納米簇電極、制備及其對甲醇催化的應用，制備方法為：先制備制備鉑納米盤電極；蝕刻鉑納米盤電極，形成鉑納米孔；將鉑鈀合金電化學沉積到納米孔中，形成單一鉑鈀納米簇電極。與現有技術相比，本發明制備的單一鉑鈀納米簇電極制備方法簡單，對甲醇催化氧化具有較高的電催化活性和良好的CO中毒耐受性和穩定性。

技術領域

本發明屬于納米電極制備領域，具體涉及一種單一鉑鈀納米簇電極、制備及其對甲醇催化的應用。

背景技術

隨著科學的發展和更新，納米電極越來越引起人們的關注。由于納米電極相較于常規電極具有較高的傳遞速率、易于達到穩定電流、電化學響應迅速以及小的RC常數等諸多優點，使得其在諸多領域得到廣泛的研究。例如探究電子傳遞動力學，探究納米孔靜電通道機理、單分子碰撞等。

甲醇燃料電池在各類高效能源存儲和轉換技術中因具有較高的能量密度和轉化效率，以及較低的工作溫度，因此在移動通訊和電動汽車等領域引起學者廣泛的研究。其中鉑作為催化甲醇最有效的催化劑而被學者們廣泛關注和研究。但是鉑作為重金屬催化劑，由于其成本過高，并且對CO的抗中毒能力較弱導致其不能被廣泛應用，因此怎樣提高Pt的利用率及鉑催化劑的電催化活性尤其值得研究。

眾所周知，甲醇在Pt上的電催化氧化由兩部分組成，甲醇吸附在Pt催化劑表面后C-H鍵斷裂生成較多的中間產物；含碳中間產物在Pt氧化物的作用下進一步氧化，但中間產物CO會吸附在Pt表面使得Pt的電催化活性降低，導致Pt催化劑中毒。目前備受認可的甲醇氧化主要經歷如下幾步如圖1所示。

現有技術中，無論是傳統通過激光拉制儀拉制法拉制的金納米電極或者張波課題組報道的通過鉑納米電極刻蝕成孔再沉積金的方法制備的金納米電極，它們對甲醇的催化效果非常的弱。而通過傳統激光拉制法拉制的鉑納米電極也擺脫不了鉑昂貴且易中毒的弊端。由于雙功能協同作用，雙金屬納米團簇表現出令人感興趣的物理和化學性質。與單一金屬納米粒子相比，添加第二種金屬會導致多種性質變化，包括表面形態，催化活性，分子結構等等。

但是，許多問題會影響雙金屬納米團簇的催化效率，包括表面覆蓋度，粒子分布以及粒子與支撐材料的相互作用。因此用單一鉑鈀納米簇電極研究甲醇氧化反應是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單一鉑鈀納米簇電極及其制備方法，通過單一鉑納米盤電極刻蝕成孔再電沉積鉑鈀雙金屬形成單一納米簇的方法，制備出單一鉑鈀納米簇電極，以改善單一鉑納米電極對甲醇催化的弊端。

本發明的另一目的在于提供一種單一鉑鈀納米簇電極對甲醇催化的應用。

本發明具體技術方案如下：

本發明提供的一種單一鉑鈀納米簇電極的制備方法，包括以下步驟：

1)制備鉑納米盤電極；

2)蝕刻步驟1)制備的鉑納米盤電極，形成鉑納米孔；

3)將鉑鈀合金電化學沉積到步驟2)制備的納米孔中，形成單一鉑鈀納米簇電極。

步驟1)所述制備鉑納米盤電極具體為：首先，將直徑為25mm Pt絲密封入一根外徑1cm內徑為0.64cm的石英毛細管中，然后在激光拉制儀中拉成兩個超細的尖端，接下來把這個尖端用環氧樹脂膠密封進一個內徑1.1cm的玻璃管中，最后在砂紙上拋光制得鉑納米盤電極。