[發明專利]碳載MnPd納米催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910540325.1
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN110247069A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 徐明麗;張英杰;張曉鳳;董鵬;靳振華;楊喜昆
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 戴建波;段建軍

本發明涉及一種碳載MnPd納米催化劑及其制備方法，屬于催化劑領域。在其中一個實施例中，首先將碳納米管分別采用丙酮、NaOH溶液浸泡，然后NH₄F溶液攪拌，經真空干燥后自然冷卻至室溫，得到改性處理好的碳納米管；利用光化學法還原制備金屬納米膠體；將得到的改性處理好的碳納米管和得到的金屬納米膠體超聲，連續攪拌3～6h后經蒸餾水清洗并真空抽濾后干燥得到負載金屬納米粒子催化劑。該方法在還原Mn和Pd時使用了相同的還原體系(丙酮?PEG?紫外光照)，工藝簡單，綠色環保，該方法制備得到的納米錳尺寸較小且均一，且表面存在大量缺陷，有利于催化過程中與Pd共同作用，催化氧化甲醇。

分案聲明

本申請是2016年5月26日提交的、申請號為201610357893.4、發明創造名稱為“利用光化學法還原MnPd制備碳納米管負載金屬納米粒子催化劑的方法”的中國發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種利用光化學法還原MnPd制備碳納米管負載金屬納米粒子催化劑的方法，屬于催化劑制備技術領域。

背景技術

燃料電池是一種將燃料化學能轉換成電能的能量轉換裝置。低溫燃料電池由于具有結構簡單、工作溫度較低、能量轉化效率高、噪音低和近乎零污染等優點，受到人們極大的關注和較快發展。燃料電池技術中，特別是對直接甲醇燃料電池，現有的商業催化劑是以碳黑負載貴金屬單質作為催化劑，貴金屬面臨資源稀缺和成本高以及使用過程中容易產生催化劑中毒這些問題，限制了直接甲醇燃料電池的應用推廣，為了解決這些問題，嘗試加入其它價格相對較低的金屬，降低催化劑成本，提高催化劑性能是現在研究的熱點。

現有的單貴金屬催化劑在負載分散性以及催化活性方面已經達到的極限，經過研究表明加入過渡金屬可以有效提高催化性能，而這些金屬的加入同樣也起到了降低催化劑成本的作用。常用的金屬有Fe、Co、Ni，使用的方法有直接化學還原(張忠林等，無機化學學報，2011,12:2413-1418)，制備得到了Fe、Co、Ni摻雜的M-Pt/C二元金屬催化劑；高溫原位還原(Mingmei Zhang et al,Electrochimica Acta,2012,77:247-243)制備得到NiPd/MWCNTs納米催化劑。金屬Mn近年來也有人嘗試加入(Jindi Cai et al,InternationalJournal of Hydrogen Energy,2014,39:798-807)，得到的催化劑催化性能較單金屬有明顯提高，而制備的方法是以KMnO₄為原料，直接化學還原得到納米MnO_x。該方法制備得到的納米氧化錳尺寸較大，并且由于Mn和Pd使用的還原體系不同，二者需要分開制備，工藝較為繁瑣復雜。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種利用光化學法還原MnPd制備碳納米管負載金屬納米粒子催化劑的方法。該方法在還原Mn和Pd時使用了相同的還原體系(丙酮-PEG-紫外光照)，工藝簡單，綠色環保，該方法制備得到的納米錳氧化物尺寸較小且均一，且表面存在大量缺陷，有利于催化過程中與Pd共同作用，催化氧化甲醇，本發明通過以下技術方案實現。

一種利用光化學法還原MnPd制備碳納米管負載金屬納米粒子催化劑的方法，其具體步驟如下：

(1)碳納米管的改性處理：首先將碳納米管分別采用丙酮、NaOH溶液浸泡，將浸泡后的碳納米管采用1～4mol/L NH₄F溶液攪拌6～24h，經真空干燥后自然冷卻至室溫，得到改性處理好的碳納米管；

(2)金屬納米膠體的合成：①將聚乙二醇-400、氯鈀酸鈉溶液按照體積比1～2:1～2混合均勻加水稀釋得到混合溶液，再加入乙酸錳和丙酮攪拌均勻加水得到總液，將混合溶液在紫外光下照射30～50min得到粒徑為2～7nm的金屬納米膠體；