[發明專利]一種催化氧還原反應的花狀氫化鈀催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202110653019.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113481533A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王鴻靜;周同慶;王自強;許友;王亮
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25B11/075
• 分類號: C25B11/075
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種催化氧還原反應的花狀氫化鈀催化劑，由如下方法制備：分別取質量為1～50mg之間的氯鈀酸鈉、六羰基鎢，加入1～20mL的N,N?二甲基甲酰胺溶液，溶液充分混合后，再加入1～10mL之間的乙酸溶液；溶液充分混合后，置于油浴鍋中加熱到50～200℃之間，反應1～10h后，洗滌、離心、干燥，得到花狀鈀；取質量為1～10mg之間的制好的花狀鈀，再加入1～50mL的N,N?二甲基甲酰胺溶液，混合均勻后，置于油浴鍋中加熱到50～200℃之間，反應1～30h后，洗滌、離心、干燥，得到花狀氫化鈀催化劑。以及提供該催化劑的制備方法。本發明制備工藝簡單，制得的材料具有優異的電化學氧化還原性能。

技術領域

本發明涉及一種催化氧還原反應的花狀氫化鈀催化劑及其制備方法，該催化劑可用于電化學催化氧化還原反應的研究。

背景技術

現代社會對化石燃料的過度消耗和不斷增長的能源需求，迫切需要開發可以替代化石燃料的可再生能源。化學能轉化為電能是一種很有前途的能量轉換技術。其中，燃料電池因其能量密度高、環境友好、能量轉換效率高而備受關注。燃料電池主要依靠兩個重要的化學過程，氧氣還原反應和燃料氧化反應。然而，燃料電池陰極氧還原反應動力學的滯后已經成為燃料電池發展的瓶頸。現在迫切需要解決這個問題。昂貴的鉑基材料由于其優良的固有性能經常被用于催化氧還原反應。然而,由于鉑金的儲量相對較小且容易中毒失活,需要尋找許多相對廉價的金屬替代鉑。鈀作為鉑族元素，化學性質與鉑極為相似，且具有更好的耐甲醇的性能，被認為是可替代鉑的有前途的金屬。但是，對于純鈀催化劑，由于其固有的電子結構，很難達到接近鉑的氧還原活性。

因此，人們提出了許多策略來解決這個問題，如合金化(鈀銀、鈀銅、鈀鈷、鈀鎳、鈀鐵、鈀鉍、鈀鉛等)、引入表面應變、調整微結構和雜原子摻雜。我們在本文中提供了一種引入氫原子的方法。氫原子是最適合植入鈀晶格的原子，因為它的原子半徑最小，對各種原子有良好的親和力。氫元素很容易穿透金屬以擴大晶格間距，這一直是人們非常關注的問題。從本質上講，小原子半徑很容易滲入金屬晶格，導致晶格間距的增加，而晶格參數的變化導致主體和客體之間電荷轉移行為的差異，從而形成催化電子結構。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種催化氧還原反應的花狀氫化鈀催化劑及其制備方法，以及對催化電化學氧化還原反應進行研究。

本發明采用的技術方案是：

一種催化氧還原反應的花狀氫化鈀催化劑，由如下方法制備：

(1)分別取質量為1～50mg之間的氯鈀酸鈉、六羰基鎢，然后加入1～20mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液，溶液充分混合后，再加入1～10mL之間的乙酸溶液；溶液充分混合后，置于油浴鍋中加熱到50～200℃之間，反應1～10h后，洗滌、離心、干燥，得到花狀鈀；

(2)取質量為1～10mg之間的制好的花狀鈀，再加入1～50mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液，混合均勻后，置于油浴鍋中加熱到50～200℃之間，反應1～30h后，洗滌、離心、干燥，得到催化氧還原反應的花狀氫化鈀催化劑。

反應條件的選擇對制備花狀氫化鈀的結構具有重要影響，本發明選擇六羰基鎢作為結構導向劑，可以有效地控制花狀的生長并防止團聚。另外，六羰基鎢會在高溫下分解，產生的CO激發片狀的種子，最終導致形成花狀的氫化鈀。而CO可以吸附在花狀的片上，形成孔狀結構，最終形成具有孔的花狀氫化鈀。在制備過程中，改變前物體加入的比例可以控制花狀氫化鈀的形貌和結構。

一種催化氧還原反應的花狀氫化鈀催化劑的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)分別取質量為1～50mg之間的氯鈀酸鈉、六羰基鎢，然后加入1～20mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液，溶液充分混合后，再加入1～10mL之間的乙酸溶液；溶液充分混合后，置于油浴鍋中加熱到50～200℃之間，反應1～10h后，洗滌、離心、干燥，得到花狀鈀；