[發(fā)明專(zhuān)利]一種催化甲醇氧化反應(yīng)的糖葫蘆狀銠碲納米鏈催化劑及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010517924.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111804314B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王自強(qiáng);張虎剛;許友;王鴻靜;王亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/057
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/057;B01J37/16;C25B3/23;C25B11/091;H01M4/92
• 代理公司: 杭州斯可睿專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種催化甲醇氧化反應(yīng)的糖葫蘆狀銠碲納米鏈催化劑及制備方法，將0.01～0.2g的亞碲酸鈉和0.1～2.5g的聚乙烯吡咯烷酮在磁力攪拌下溶于10～40mL水中，隨后再加入0.5～5mL的水合肼和氨水，混合均勻；將反應(yīng)液置于高壓反應(yīng)釜中80～210℃反應(yīng)1～5小時(shí)；結(jié)束后離心、洗滌得到碲納米線，將其分散在水中待用；配濃度在5～50mM的氯化銠溶液；稱(chēng)取體積為0.5～3mL的甲酸溶液，然后加入0.1～0.8mL的碲納米線分散液，混合均勻；將反應(yīng)液置于水浴鍋中反應(yīng)1～5h后，洗滌、離心、干燥，得到糖葫蘆狀銠碲納米鏈甲醇氧化催化劑。本發(fā)明在常溫常壓下制得的材料具有優(yōu)異的電化學(xué)甲醇氧化性能。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化甲醇氧化反應(yīng)的糖葫蘆狀銠碲納米鏈催化劑及其制備方法，該催化劑可用于電化學(xué)催化甲醇氧化反應(yīng)的研究。

(二)背景技術(shù)

直接甲醇燃料電池作為一種高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，與工業(yè)化的氫燃料電池相比，由于其較高的能量密度、操作安全和甲醇的方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸而引起了人們廣泛的研究興趣。但是，與氫燃料電池較快的陽(yáng)極氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)相比，由于陽(yáng)極上甲醇氧化反應(yīng)緩慢動(dòng)力學(xué)的嚴(yán)重限制，直接甲醇燃料電池中的陽(yáng)極甲醇氧化反應(yīng)要比氫燃料電池困難得多，通常需要特定的電催化劑。

對(duì)于堿性直接甲醇燃料電池，由于其比酸性燃料電池具有顯著的優(yōu)勢(shì)而受到越來(lái)越多的關(guān)注。在堿性環(huán)境下，甲醇的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和氧在堿性介質(zhì)中的還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)要比在酸性介質(zhì)中快得多。雖然鉑基材料被認(rèn)為是甲醇氧化反應(yīng)的最好的電催化劑，但它們通常在堿性溶液中容易溶解，對(duì)一氧化碳的抗中毒能力差，導(dǎo)致電化學(xué)耐久性大大降低。因此，除了有效活性外，開(kāi)發(fā)非鉑基、低電位、高穩(wěn)定性的甲醇氧化反應(yīng)催化劑是非常必要的。

近年來(lái)，金、銅、鐵、鎳、鈷、鈀和銠納米結(jié)構(gòu)在堿性介質(zhì)中被嘗試取代昂貴的鉑作為陽(yáng)極電催化劑。此外，有許多非貴金屬納米材料(如碳材料、過(guò)渡金屬氧化物、硫化物、和氮化物)也可作為堿性介質(zhì)中有前途的鉑替代陽(yáng)極電催化劑，有效地降低了燃料電池的成本。

銠是鉑族的一種貴金屬，在許多重要的應(yīng)用中(如加氫、氫甲基化、氫脫氯、氨硼烷水解、一氧化碳氧化、氮氧化物修復(fù)等)表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。盡管銠的成本很高，但它仍然很有吸引力，因?yàn)樗哂刑囟ǖ幕瘜W(xué)性質(zhì)，可以催化特定的化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)銠在各種催化應(yīng)用中(如一氧化碳氧化、過(guò)氧化氫氧化和一氧化二氮分解等)也起著重要的作用。此外，銠具有幾種優(yōu)越的性能，如對(duì)礦物酸的化學(xué)惰性，電氣裝置應(yīng)用的低電阻性。與其他貴金屬催化劑相似，銠的高成本限制了其實(shí)際應(yīng)用。為了提高銠的利用率，大量的研究集中在提高表面積和質(zhì)量之間的比率。到目前為止，最有希望的解決方案是在納米尺度上以提高比表面積制備銠結(jié)構(gòu)的催化劑。