[發明專利]一種氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110880591.6
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113714507A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 付更濤;劉啟成;林梓楠;黃秋子;周心怡;唐亞文
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M4/92
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 殷星

本發明公開了一種氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚及其制備方法與應用。具體方法以下步驟：以鈀氰化鹽和銅鹽作為前驅體，硼氫化鈉作為還原劑，常溫靜置還原得氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚。與傳統制備方法相比，本發明方法工藝操作簡單易合成，用去離子水即可除去溶液中的雜離子。本發明方法制備得氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚的形貌單一，純度極高，可高通量生產制備，樣品具有比表面積大，活性位點多，結構穩定等優點，對甲酸氧化展現出優異的電催化活性。

技術領域

本發明具體涉及一種氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚及其制備方法與應用，屬于甲酸氧化用催化劑的技術領域。

背景技術

環境污染和能源危機日益嚴重，燃料電池技術的高能效，低排放的顯著優點受到了廣泛關注。直接甲酸燃料電池以甲酸作為燃料，其能量密度為直接甲醇燃料電池的3倍。甲酸的電化學氧化可通過直接途徑進行，所以催化劑不易中毒，又因為甲酸冰點較低，所以直接甲酸燃料電池可以在低溫下工作。實現這一設想的關鍵是開發改進的電催化劑，使其對所涉及的化學轉化具有適當的效率和選擇性。

目前電化學甲酸陽極氧化的商業化催化劑為Pd黑，但因貴金屬自然豐度低，成本高昂的缺點制約了其發展。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚及其制備方法與應用，所得氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚形貌規整，可高通量生產制備，且三維Pd-Cu納米珊瑚具有比表面積大，活性位點多等優點，制備過程簡便易行，重現性好。

為解決現有技術問題，本發明采取的技術方案為：

一種氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚的制備方法，以鈀氰化鹽和銅鹽作為前驅體，硼氫化鈉作為還原劑，常溫靜置還原得氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚。

上述三維Pd-Cu納米珊瑚的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，PdCu氰膠的制備

在超聲過程中向濃度為0.03-0.20 mol? L^-1鈀氰化鹽的溶液中，迅速加入濃度為0.03-0.20 mol?L^-1銅鹽溶液，確保鈀和銅的摩爾比為1：2，銅鹽溶液加入完的同時結束超聲攪拌，保證超聲時長不得超過鈀氰化鹽的溶液和銅鹽溶液混合的時間，再靜置10min得PdCu氰膠，制膠環境的溫度不低于0 ℃，且在氰化物使用安全的溫度范圍內避免氰氣釋放；

步驟2，三維PdCu納米珊瑚制備

將過量的新制濃度為0.1-0.50 mol·L^-1硼氫化鈉溶液加入PdCu氰膠中，靜置12 h后，水洗3-5次，即得氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚。

作為改進的是，步驟1中所述鈀氰化鹽為鈀氰化鉀，所述銅鹽為氯化銅。

基于上述制備方法制備得氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚。

上述氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚在氧化催化甲酸上的應用。

有益效果：

與現有技術相比，本發明一種氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚及其制備方法與應用，具有如下優勢：

1、本發明方法工藝操作簡單易合成，用去離子水即可除去溶液中的雜離子環保無污染，可高通量生產制備，非貴金屬與貴金屬的合金化不僅可以顯著提高催化劑的活性和穩定性，還能有效降低催化劑的成本；

2、本發明方法制備得到的氰基修飾的三維鈀銅納米珊瑚屬于氰基表面功能化的鈀銅合金，純度極高，具有比表面積大，活性位點多，結構穩定等優點，對甲酸氧化展現出優異的電催化活性；

3、在本發明的鈀銅氰膠的制備過程中，因為成膠速度過快，采用短暫的超聲解決混合不均勻的問題，但是由于成膠過程中不可以破壞膠體結構，所以加完試劑后，需要即刻結束超聲，靜置，保證了氰膠骨架的均勻性，為后續實驗提供了良好的技術基礎。

附圖說明