[發明專利]一種系列PdxSny合金納米晶及制備方法及應用

有效

• 申請號: 201811099250.X
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109280800B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 石乃恩;楊瑞;王濤;韓敏
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C22C5/04
• 分類號: C22C5/04;B22F9/24;H01M4/92;B82Y30/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明揭示了一種系列Pd_xSn_y合金納米晶的制備方法，包括以下步驟，將鈀源分散在十八烯和油胺體積比為1:1的混合溶劑中，超聲2?10 min，再進行機械攪拌20?40 min，形成均勻的分散液；將形成的分散液中加入錫源液，超聲2?10 min，并形成均勻的混合液,鈀源與錫源液的摩爾比為5?1:1；將所得到的混合液置入到升溫裝置中，并升溫至200?250℃進行反應，反應時間20?40min，自然冷卻至室溫；將得到的產物在室溫下經過分散、離心分離、洗滌，并重復多次以除去表面雜質；然后放入真空干燥器干燥并得到最終的Pd_xSn_y NC_s產物。本發明工藝簡單、可重復性強；另外，本發明通過調節乙酸鈀與四丁基錫的摩爾比來調節產物量，同時通過過渡金屬的加入降低了催化劑的成本，適合于批量生產。

技術領域

本發明涉及一種合金納米晶的制備方法及應用，尤其涉及一種系列Pd_xSn_y合金納米晶的制備方法及應用，屬于納米材料合成領域。

背景技術

為了解決日益嚴重的能源消耗和環境污染問題，迫切需要探索和開發綠色、高效、可持續的能源或技術來替代基于化石燃料的能源供給和技術體系。電化學氧還原反應(ORR)在能量轉換和存儲領域是極其重要的，但是，ORR過程受到緩慢動力學的限制，因此，電催化劑在這些領域中至關重要。Pt和Pt基納米合金通常是用于ORR的高效電催化劑。然而，高成本，稀缺性和低穩定性或耐久性限制了它們的大規模應用。因此，探索取代Pt基催化劑應用于ORR的低成本高活性和穩定型電催化劑勢在必行。

作為重要的鉑族金屬之一，Pd比Pt的成本更低，儲量更為為豐富(儲量是Pt的200倍)，且其催化性能接近于Pt。因此，研究者們致力于將Pd和其他廉價的過渡金屬結合以開發雙金屬或多金屬催化劑替代Pt基催化劑用于氧還原反應。目前，雖然已有較多的文獻報道了Pd基二元合金(如：PdCu，PdCo，PdCd等)，但是其催化活性和穩定性，仍然難以滿足人們的要求。將廉價的3d過渡金屬Sn作為第二種金屬引入到活性成分Pd的基礎上，可以調節Pd金屬的電子結構、影響表面電子分布，并可通過協同效應改善其催化活性，且已報到的Pd-Sn合金多用于乙醇和甲酸電催化應用方面，還無在電催化氧還原反應(ORR)中的應用。

綜上所述，如何提供一種系列Pd_xSn_y合金納米晶的制備方法，應用于電催化氧還原反應，就成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種系列Pd-Sn合金納米晶的合成方法，即通過簡單易行的一鍋非水體系溶劑熱法合成一系列的Pd_xSn_y NC_s。該方法工藝簡單、可重復性強，通過調節前驅體的摩爾比可調節產物量，同時本發明中引入過渡金屬降低了催化劑的成本；本發明制備的Pd_xSn_y納米晶材料主要用于電催化ORR，其中Pd₃Sn NC_s的催化活性最高，起始電位達到0.92V，半波電位達到0.83V，其ORR活性可以與商業Pt/C催化劑相媲美，并提供了該系列的Pd_xSn_y NC_s材料作為電催化劑在電催化氧還原反應(ORR)中的應用。

本發明的技術解決方案是：

一種系列Pd_xSn_y合金納米晶的制備方法，包括以下步驟：

S1:將鈀源分散在十八烯和油胺體積比為1:1的混合溶劑中，超聲2-10min，再進行機械攪拌20-40min，形成均勻的分散液；其中，鈀源為乙酸鈀且為三聚體；

S2:將步驟S1中形成的分散液中加入錫源液，超聲2-10min，并形成均勻的混合液,所述鈀源與錫源液的摩爾比為5-1:1；其中，錫源液為四丁基錫；