[發明專利]一種用于醇類電化學傳感器工作電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202210179935.5
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114636740A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 徐迎慶;楊佳偉;路奇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;H01M4/88;H01M4/92;B22F1/00;B22F1/054;B22F1/06;B82Y30/00;B82Y40/00;C23C18/16;C23C18/44
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 商秀玲

本發明涉及電化學傳感器，具體涉及一種用于醇類電化學傳感器工作電極及其制備方法。用于醇類電化學傳感器工作電極，是以異質相Au@Pd核殼納米棒與導電碳紙經靜電紡絲而制成；其中，異質相Au@Pd核殼納米棒包括核和殼；所述核為異質相ABA型Au，堆積順序為ABA；所述殼為異質相ABA型Pd，堆積順序為ABA；A表示面心立方，B表示六方緊密堆積。本發明用于醇類電化學傳感器工作電極，表現出優異的電催化乙醇氧化性能，還具有良好的耐久性和非常高的結構穩定性。

技術領域

本發明涉及電化學傳感器，具體涉及一種用于醇類電化學傳感器工作電極及其制備方法。

背景技術

貴金屬納米材料的晶相異質結構在電化學傳感、等離子體、催化等領域具有廣泛的應用前景。然而，貴金屬特殊晶相的合成仍然是一個巨大的挑戰，這使得構建異質相貴金屬納米結構變得困難。

鈀基納米結構顆粒已被公認為是用于堿性條件下直接乙醇燃料電池(DAFC)最有前途的陽極催化劑之一，制備高性能的Pd基陽極催化劑不僅對DAFCs的實用化具有重要意義，而且對醇類電化學傳感器工作電極的開發同樣具有重要意義。

發明內容

本發明旨在至少解決以上技術問題之一。

本發明人在溫和的條件下，通過一鍋濕化學法合成了具有精準結構的異質相ABA型Au納米棒(A：面心立方(fcc)；B：六方緊密堆積(2H)，堆積順序為“ABA”)。同時以該Au納米棒為核，通過低溫光還原外延生長法合成了具有明確定義的異質相納米核殼結構的Au@Pd雙金屬納米棒，以此為傳感材料，通過靜電紡絲技術制備了工作電極，在堿性條件下對乙醇、甲醇、乙二醇和甘油進行電化學傳感測試，發現其性能優于商用Pd/C材料。該方法為制備醇類電化學傳感器奠定了實用化基礎。

本發明首先提供一種異質相Au@Pd核殼納米棒，包括核和殼；所述核為異質相ABA型Au(金)，堆積順序為ABA；所述殼為異質相ABA型Pd(鈀)，堆積順序為ABA；A表示面心立方(fcc)，B表示六方緊密堆積(2H)。

根據本發明實施例，通過控制還原條件，所述異質相Au@Pd核殼納米棒的殼層Pd的沉積量以及沉積位置可調。

根據本發明實施例，在所述異質相Au@Pd核殼納米棒的制備過程中，所述異質相ABA型Pd優先沉積在所述異質相ABA型Au的晶界處，隨著Pd前體鹽濃度的提高以及還原條件的增強，還原后的Pd覆蓋整個異質相Au核，構成完整的核殼結構。

本發明還提供上述異質相Au@Pd核殼納米棒的制備方法，包括以異質相ABA型Au納米棒為原料，采用低溫光還原外延生長法進行制備，即利用低溫光化學還原法將Pd沉積到異質相ABA型Au納米棒上。

根據本發明實施例，所述異質相ABA型Au納米棒可采用現有方法制備。

根據本發明實施例，所述異質相ABA型Au納米棒的制備方法包括：首先將正十二胺(0.1g)和油胺(1mL)溶解在玻璃瓶中，形成均勻溶液，表示為溶液A；然后將一定質量的HAuCl₄加入裝有溶液A的玻璃瓶中，然后將氧氣鼓入溶液中。密封玻璃小瓶后，將混合物超聲處理。之后將所得溶液在65℃油浴下過夜加熱18小時，進行反應。反應完成后，用有機溶劑洗滌膠體樣品，獲得異質相ABA型Au納米棒。方法如下：將一定量的環己烷和乙醇的混合物(v/v＝5/1)加入所得溶液中，超聲處理后再離心收集膠體產品。重復上述洗滌過程多次后，將徹底洗滌的膠體樣品重新分散到環己烷中待用。

根據本發明實施例，所述異質相Au@Pd核殼納米棒的制備方法包括：

1)提供異質相ABA型Au納米棒(與上文相同)；

2)制備異質相Au@Pd核殼納米棒：

將所述異質相ABA型Au納米棒的膠體溶液、乙酰丙酮鈀溶液和鹵化鉀溶液混合，制成混合液；冷卻固化；在光照射下還原。