[發明專利]一種鈀銀合金/聚苯胺納米復合材料的一步制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910204920.8
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109971172B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 譚德新;王艷麗
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08K3/08;C08G73/02;B22F9/24;B22F1/00;H01M4/92;H01M8/1011
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本發明公開了一種鈀銀合金/聚苯胺納米復合材料的一步制備方法和應用。本發明包括以下步驟：將金屬鈀鹽前驅體、金屬銀鹽前驅體粉末以及表面活性劑粉末加入到含硝酸的醇?水混合溶液體系中；使用超聲輻射裝置對反應溶液進行輻射，向溶液中滴加苯胺，在惰性氣體氛圍下超聲輻射；純化處理后真空干燥，即得。本發明沒有添加強還原劑和氧化劑，一步合成鈀銀合金/聚苯胺納米復合材料，不僅節約了還原劑和氧化劑，還提高了合成效率，方法簡單易行，生產周期短，該復合材料修飾的玻碳電極在堿性條件下對乙醇展現了較好的催化活性，適合用于電催化乙醇、甲酸等有機小分子類物質，可用作直接乙醇燃料電池或直接甲酸燃料電池的催化劑，有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于納米復合材料技術領域。更具體地，涉及一種鈀銀合金/聚苯胺納米復合材料的一步制備方法和應用。

背景技術

貴金屬/導電高分子納米復合材料不僅保留了導電聚合物的高導電性，同時又具備貴金屬納米粒子獨有優良的物理化學性能。納米粒子容易團聚，導電高分子作為貴金屬納米粒子的分散載體，增強了貴金屬納米粒子與基底之間的穩定性，提高了納米顆粒的分散性，使貴金屬納米粒子的傳感性能，特別是催化性能得到了進一步提高。

貴金屬鈀(Pd)作為一種重要的燃料電池用催化劑材料，一直備受研究者的青睞，可與Pt相媲美，而其價格僅為后者的1/3，這有利于降低催化劑的成本；同時，在單金屬Pd的研究基礎上，向體系中引入另外一種金屬，形成納米合金，不僅降低了Pd的用量，而且引入的第二種金屬有利于強吸附殘基的氧化，表現出一定的協同效應，可以提高納米合金的催化活性、抗中毒性、選擇性和穩定性。近年對于含Pd基雙金屬催化劑的科學研究十分活躍，在相同的還原條件下，銀(Ag)已經被證實是與Pd形成合金的理想材料[J.Phys.Chem.C2011,115(30):14844-14851]。Pd/Ag合金催化劑對乙醇、甲醇、甲酸等有機小分子亦展示了良好的電催化性能[ACS.Catal.,2012,2(1):84-90；Adv.Mater.,2018,30(11):1706962-1706967；Renew.Energy.,2018,126:1085-1092]。由于納米粒子容易團聚，聚苯胺(PANI)作為一種導電高分子，除了具有高導電性、環境穩定性、氧化還原特性和容易獲得等諸多優良性能外，其分子長鏈上的N能夠穩定納米復合材料中的金屬粒子[ACS Nano.,2011,5(5):3469-3474]，作為催化劑的載體，不僅改善了納米粒子的分散性，而且降低了催化劑的成本。

催化劑的催化性能受其微結構、表面組成、形貌和尺寸分布等綜合因素的影響，而這些因素主要取決于催化劑的合成方法。目前，合成貴金屬/導電高分子納米復合材料的制備方法主要集中于分步法，要么先制備導電高分子，然后將所得導電高分子作為載體分散在金屬前驅體的溶液中或固定在電極的表面用于金屬催化劑顆粒的沉積獲得復合材料；要么首先合成貴金屬納米材料，再以其為模板，利用化學或電化學方法合成導電高分子和貴金屬納米復合材料，從而分步獲得復合材料，從而是反應過程繁雜。由此開發了一步合成導電高分子和貴金屬納米復合材料的方法，即在同一體系中，單體發生氧化聚合反應的同時金屬前驅體被還原，一步便可得到金屬顆粒與導電高分子的復合物，該方法雖然簡便、快捷，但只適用于少數的導電高分子與金屬，很難推廣，一定程度上限制了納米貴金屬/導電高分子復合材料的實用化進程。另外，從熱力學的角度來看，納米粒子的生長要遵循能量最低原理和表面積最小的原則，要合成可控尺寸的納米粒子一般需要比較適宜的生長環境。聚苯胺的合成是一個放熱反應，溫度過高不利于苯胺聚合，包覆貴金屬納米粒子的結構也會變差，因此，尋求一種安全、廉價，反應溫度較低，生產周期短的貴金屬/導電高分子納米復合材料的制備方法，為促進燃料電池用催化劑的應用具有一定的實用價值。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服上述現有技術的缺陷和不足，提供一種鈀銀合金/聚苯胺納米復合材料的一步制備方法。本發明工藝簡單，溶劑無毒環保，反應溫度較低，生產周期短，成本低，產物均勻性好，一步合成鈀銀合金/聚苯胺納米復合材料。

本發明的另一目的是提供一種鈀銀合金/聚苯胺納米復合材料。