[發明專利]一種多孔鉑鈀納米立方材料及其制備方法及其在催化甲醇氧化中的應用

有效

• 申請號: 202010116354.8
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111293323B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 房彩虹;胡金武;江曉敏
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/92;H01M8/1011
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種多孔鉑鈀納米立方材料及其制備方法及其在催化甲醇氧化中的應用，所述制備方法包括以下步驟：將鉑源溶液和鈀源溶液加入到去離子水中，超聲混合均勻，然后向其中加入十六烷基三甲基溴化銨，超聲混合至完全溶解并且溶液變成淡黃色得到前驅體溶液；將前驅體溶液在80?100℃水熱反應0.5～1h，隨后取出并立即加入L(+)?抗壞血酸溶液，混合均勻后，繼續水熱反應0.5～1h，反應結束后冷卻，經洗滌、離心、干燥，即可得到所述多孔鉑鈀納米立方材料，其在堿性條件下催化甲醇氧化時具有較高的催化活性。

技術領域

本發明屬于無機納米材料領域和催化劑制備研究領域，具體涉及一種多孔鉑鈀納米立方材料及其制備方法及其在催化甲醇氧化中的應用。

背景技術

能源是整個世界發展和經濟增長的最基本的驅動力，是人類賴以生存的基礎。然而，煤、石油、天然氣等化石能源即將枯竭，開發更清潔的可再生能源變的尤為重要。燃料電池的出現是繼火電、水電和核電之后的第四代發電技術。

燃料電池以其高效率、高能量密度、零排放、快速啟動等優點，被認為是21世紀最有發展前景的高效清潔發電技術。低溫燃料電池包括質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、直接乙醇燃料電池和直接甲酸燃料電池等。電催化劑是低溫燃料電池的最為重要的關鍵材料之一，目前Pt資源貧乏、價格昂貴，致使催化劑成本較高，采用新的催化劑制備方法和改進技術，降低低鉑催化劑用量來極大地推動燃料電池商業化的進程。

因此，探索合適的電化學性能高、成本低的催化劑是制作低溫燃料電池的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔鉑鈀納米立方材料，在鉑基體系中引入鈀離子，使鉑納米短線生長在鈀立方的表面，從而達到增大鉑與催化底物的接觸面積進而提高催化效率，并降低貴金屬鉑成本的目的。

本發明的另一目的在于提供一種多孔鉑鈀納米立方材料的制備方法，經一步法反應制備，制備工藝較為簡單，反應條件溫和。

本發明還有一個目的在于提供一種多孔鉑鈀納米立方材料在催化甲醇氧化中的應用。

進一步地，提供一種多孔鉑鈀納米立方材料在堿性條件下催化甲醇氧化中的應用。

本發明具體技術方案如下：

一種多孔鉑鈀納米立方材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)前驅體溶液的制備：將鉑源溶液和鈀源溶液加入到去離子水中，超聲混合均勻，然后向其中加入十六烷基三甲基溴化銨，超聲混合至完全溶解并且溶液變成淡黃色；

(2)水熱反應：將步驟(1)制備得到的前驅體溶液在80-100℃水熱反應0.5～1h，隨后取出并立即加入L(+)-抗壞血酸溶液，混合均勻后，繼續水熱反應0.5～1h，反應結束后冷卻，經洗滌、離心、干燥，即可得到所述多孔鉑鈀納米立方材料。

進一步地，步驟(1)中，所述鉑源溶液、鈀源溶液分別為氯鉑酸水溶液、氯鈀酸水溶液。

所述去離子水、鉑源溶液、鈀源溶液、L(+)-抗壞血酸溶液的體積之比為(8～10)：(0.2～1)：(0.1～0.8)：(0.6～1.2)。

所述鉑源溶液、鈀源溶液、L(+)-抗壞血酸溶液的摩爾濃度的比為1：1：25～35。

所述鉑源溶液與十六烷基三甲基溴化銨的體積質量之比為(0.2～1)mL:(5～10)mg。

進一步地，所述去離子水、鉑源溶液、鈀源溶液、L(+)-抗壞血酸溶液的體積之比優選為(8～10)：0.5：0.5：(0.6～1.2)，在鉑源與鈀源的物質的量之比為1:1時，所得到的鉑鈀納米立方材料催化甲醇氧化的性能最好。

本發明還提供了所述的制備方法制備得到的多孔鉑鈀納米立方材料，所述多孔鉑鈀納米立方材料為鈀立方的表面生長有鉑納米短線的結構。