本發(fā)明屬于貴金屬納米材料制備，具體涉及一種長鏈ptcu納米珠材料及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)化石燃料的日益枯竭和嚴(yán)重的環(huán)境惡化激發(fā)了人們對開發(fā)可持續(xù)高效的能源轉(zhuǎn)換和儲存技術(shù)的巨大研究興趣，如再生燃料電池和氫能。目前，電解水制氫仍然高度依賴于以pt基為主的貴金屬催化劑，但貴金屬價(jià)格昂貴、儲量有限，嚴(yán)重阻礙了大規(guī)模商業(yè)化使用。因此，開發(fā)更為低廉、高效的新型催化劑成為當(dāng)下熱點(diǎn)方向。

2、提高pt催化劑的效率，有效策略之一是將pt與其他的低廉金屬結(jié)合形成均勻的合金催化劑。ptcu合金有效改善了鉑易毒化，持久性差，成本高等缺點(diǎn)，有效利用合金協(xié)同效應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，增強(qiáng)催化劑的活性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。但是，制備高性能、高穩(wěn)定性的pt基納米珠催化劑并將其實(shí)際應(yīng)用于甲酸氧化和析氫反應(yīng)仍具有很大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的提供了一種長鏈ptcu納米珠材料及其應(yīng)用。該方法通過一步水熱法制備得到的長鏈ptcu納米珠，具體由超細(xì)納米顆粒組成，制備方法不僅簡單高效、形貌均一，而且制得的催化劑活性位點(diǎn)豐富，對甲酸氧化（faor）和析氫反應(yīng)（her）展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性，以滿足相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)展的要求。

2、為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種長鏈ptcu納米珠材料，十六烷基三甲基氯化銨作為表面活性劑和1-萘乙酰胺為形貌導(dǎo)向劑，溶解后，加入pt鹽和cu鹽作為金屬前驅(qū)體，再加入分散劑和還原劑，通過一步水熱反應(yīng)，得長鏈ptcu納米珠材料；所述長鏈ptcu納米珠材料由多個(gè)直徑為20?nm的圓珠串聯(lián)成線，其中，圓珠是由多個(gè)直徑為3?nm的超細(xì)納米顆粒組裝而成。

4、作為改進(jìn)的是，所述溶解用的溶劑為水。

5、作為改進(jìn)的是，所述還原劑為甲醛溶液；分散劑為聚乙烯吡咯烷酮。

6、作為改進(jìn)的是，所述十六烷基三甲基氯化銨、1-萘乙酰胺、pt鹽前驅(qū)體與cu鹽前驅(qū)體之和的摩爾比為1~100：1~100：1。

7、作為改進(jìn)的是，所述pt鹽為h2ptcl6、k2ptcl6或k2ptcl4；所述cu鹽為cucl2或cu(no3)2。

8、進(jìn)一步改進(jìn)的是，所述pt鹽和cu鹽的摩爾比例為0.01~100：1。

9、作為改進(jìn)的是，所述水熱反應(yīng)溫度為100~200℃，反應(yīng)時(shí)間為3h~8h。

10、上述任一種長鏈ptcu納米珠作為催化劑在甲酸氧化（faor）和析氫反應(yīng)（her）上的應(yīng)用。

11、本發(fā)明通過在pt中引入其他金屬cu形成雙金屬合金催化劑，利用金屬間協(xié)同效應(yīng)，能夠調(diào)節(jié)pt的電子狀況，改變局部配位環(huán)境，提高催化活性。具體而言，本發(fā)明所制備的長鏈ptcu納米珠具有超細(xì)納米顆粒的結(jié)構(gòu)單元，暴露出更多的活性位點(diǎn)，除了組分調(diào)控以外，形貌調(diào)控也是影響催化性能的重要因素，加速物質(zhì)的傳輸和擴(kuò)散，提高反應(yīng)動力學(xué)。

12、有益效果

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種長鏈ptcu納米珠材料及其應(yīng)用，具有以下優(yōu)勢：

14、1）與傳統(tǒng)的制備方法相比，本發(fā)明通過簡便的一步水熱法合成了由超細(xì)納米顆粒組成的長鏈ptcu納米珠催化劑，形貌均一，工藝簡便，有利于規(guī)模化生產(chǎn)。

15、2）本發(fā)明制備的長鏈ptcu納米珠單個(gè)粒徑為20?nm，納米珠中的單個(gè)粒子為3?nm，具有大的比表面積，一定的孔隙。

16、3）本發(fā)明制備得到的長鏈ptcu納米珠，對于甲酸氧化和酸性析氫反應(yīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性，在實(shí)際燃料電池裝置中具有極大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)特征：

1.一種長鏈ptcu納米珠材料，其特征在于，十六烷基三甲基氯化銨作為表面活性劑和1-萘乙酰胺為形貌導(dǎo)向劑，溶解后，加入pt鹽和cu鹽作為金屬前驅(qū)體，再加入分散劑和還原劑，通過一步水熱反應(yīng)，得長鏈ptcu納米珠材料；所述長鏈ptcu納米珠材料由多個(gè)直徑為20nm的圓珠串聯(lián)成線，其中，圓珠是由多個(gè)直徑為3?nm的超細(xì)納米顆粒組裝而成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長鏈ptcu納米珠，其特征在于，所述溶解用的溶劑為水。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長鏈ptcu納米珠，其特征在于，所述還原劑為甲醛溶液，分散劑為聚乙烯吡咯烷酮。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長鏈ptcu納米珠，其特征在于，所述十六烷基三甲基氯化銨、1-萘乙酰胺、pt鹽前驅(qū)體與cu鹽前驅(qū)體之和的摩爾比為1~100：1~100：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長鏈ptcu納米珠，其特征在于，所述pt鹽為h2ptcl6、k2ptcl6或k2ptcl4；所述cu鹽為cucl2或cu(no3)2。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長鏈ptcu納米珠，其特征在于，所述pt鹽和cu鹽的摩爾比例為0.01~100：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長鏈ptcu納米珠，其特征在于，所述水熱反應(yīng)溫度為100℃~200℃，反應(yīng)時(shí)間為3h~8h。

8.基于權(quán)利要求1-7中任一種長鏈ptcu納米珠材料作為催化劑在甲酸氧化或酸性析氫反應(yīng)上的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種長鏈鉑銅納米珠材料及其應(yīng)用。該制備方法以Pt鹽和Cu鹽為金屬前驅(qū)體，十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）為表面活性劑，1?萘乙酰胺為形貌導(dǎo)向劑，甲醛（HCHO）為還原劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為分散劑，一步水熱即得到超細(xì)納米顆粒組成的長鏈PtCu納米珠。本發(fā)明制備方法簡單易行、成本低廉、操作簡單、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明長鏈PtCu鈉米珠具有豐富的活性位點(diǎn)、較高的傳質(zhì)傳荷等優(yōu)點(diǎn)，對甲酸氧化和酸性析氫具有優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：徐林,吳佳藝,張臻博,葉莎莎,唐亞文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6