[發明專利]一種水相制備Pt-Cu納米片狀合金的方法

在審

• 申請號: 202010616026.4
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111804929A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 楊文龍;梁宸;劉欣美;熊燕玲;林家齊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

本發明提供一種水相制備Pt?Cu納米片狀合金的方法，屬于金屬納米材料制備的技術領域。制備過程包括：配置氯化銅溶液為銅源的前驅體，常溫加入表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨攪拌至均勻，加入還原劑抗壞血酸，加入鉑源氯鉑酸，水熱120攝氏度下發生共還原得到合金產物。研究表明，高濃度的銅源是產生納米片狀結構合金的原因。當提升銅離子濃度提升后，還原劑相對前驅物的濃度降低，反應速率減慢，成核速率受到抑制，納米晶在十六烷基三甲基氯化銨作用下，輔助(111)晶面沿[211]方向生長，最終形成二維片狀的合金納米材料。本發明所提供的方法具綠色環保、生產成本低、制備環境較容易實現等優點。

技術領域

本發明屬于金屬納米材料制備的技術領域，特別涉一種制備Pt-Cu納米片狀合金的發明。

背景技術

近年來，隨著能源的需求日益增加，傳統化石能源無法滿足人們生產生活需求，新能源技術研發逐漸成為人們研究的熱點。在眾多能源技術中，甲醇燃料電池因具有較高的能量密度、便于攜帶和存儲等特點使其倍受關注。目前，針對甲醇燃料電池性能優化主要焦點在于兩側電極催化劑的選擇。雖然貴金屬材料具有較高的催化效率，但是其高昂的成本使其很難大規模產出。銅是人類最早發現的金屬之一，在我國具有豐富的存貯。銅原子的存在可有效的調節其他金屬電子結構，當與高活性的貴金屬形成合金后，所得材料的催化活性甚至超過貴金屬本身。然而，針對于銅基合金的結構參數的調控，該方法的發展還處于初階段。

首先，由于金屬銅與鉑族金屬還原電勢差異性較大、晶格匹配程度較差。為了獲得Pt-Cu納米合金，常用液相合成的大多在油相環境中進行。這些方法雖然有助于獲得各項異向的納米合金，但由于后續清洗過程中很難去除表面配體，給合金催化性能的研究帶來嚴重的負面影響（Dahui Fang,Lei Wan,Qike Jiang,Hongjie Zhang,Xuejun Tang,XiaopingQin,Zhigang Shao,Zidong Wei. Wavy PtCu alloy nanowire networks with abundantsurface defects enhanced oxygen reduction reaction[J]. Nano Research,2019,12(11)）。

其次，現在已公布的研究中Pt-Cu合金的合成，多數為零維納米顆粒、一維納米線、多面體以及枝狀結構（邵志剛,方達暉,孫樹成,秦曉平,王朋豪,衣寶廉. 一種超小的單分散PtCu合金催化劑及其制備方法與應用[P]. CN109585865B,2020-05-19；袁強,陳國榮,楊曉彤,趙鳳玲. 一種空心PtCu八面體合金的制備及應用[P]. CN110429287A,2019-11-08；陽曉宇,王永,沈樂偉,劉鈺,王譜,余豪爭,方芳,應杰,田歌,常剛剛. 一種分級枝狀PtCu電催化劑及其制備方法[P]. CN109174119A,2019-01-11.）。關于有效合成二維片狀結構的Pt-Cu納米片狀合金的報道較少。

鑒于以上背景研究，開發一種在水相溶液環境下制備Pt-Cu納米片狀合金的方法具有重要研究意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服背景技術存在的問題，提供一種基于水相溶液環境下制備出Pt-Cu合金的方法。通過前驅體溶液濃度的提升，降低成核速率，發揮動力學優勢獲得各向異性的二維合金納米材料。該方法易于操作，可重復率高，最大程度的保留了二維納米片狀合金的活性位點，為新型高效催化劑的研發提供技術基礎。

本發明采取的具體技術方案如下：

（1）以氯化銅為溶質，去離子水為溶劑，配置濃度為45毫摩爾/升的溶液，攪拌至均勻；

（2）在氯化銅溶液中加入表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨，攪拌至均勻，獲得混合液1；

（3）在混合液1中加入1.0摩爾/升的抗壞血酸，攪拌至均勻，獲得混合液2；