專利名稱：制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Pt-Cr/V合金納米片催化劑的制備方法，屬于燃料電池催化劑合成及應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
合金催化劑作為催化劑的一種研究方向已得到廣泛的研究和應(yīng)用，主要集中在貴金屬合金催化劑以及貴金屬同第一過渡系金屬的合金催化劑(其中貴金屬主要為Pt)，但其中對Pt與Cr或Pt與V的合金催化劑的研究比較少，而具體到Pt-Cr/V合金催化劑形貌的研究則更少。之前Pt合金催化劑的合成主要在高壓水溶液相或有機(jī)相體系中油浴加熱完成，過程繁瑣，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長。而微波法作為一種快速的催化劑制備方法也經(jīng)常應(yīng)用于催化劑的制備，但微波法對溶劑有一定的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有制備方法的操作繁瑣的缺陷，提供了一種簡便的合成方法，操作簡單。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案
制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，包括如下步驟，(1)將選擇好的Pt與Cr或Pt 與V的前驅(qū)體加入到溶劑中，再加入活性劑與還原劑；(2)在加熱條件下，攪拌并使之充分溶解分散；(3)微波照射并氬氣保護(hù)氛的條件下，間歇微波使之充分反應(yīng)；(4)過濾，洗滌濾餅，得到所需Pt-Cr/V合金納米片催化劑。所述Pt 與 Cr 或 Pt 與 V 的前驅(qū)體為 &PtCl6-CrCl3，H2PtCl6-VCl3 或 Pt (acac) 2-Cr (CO)6, Pt (acac) 2_V (acac) 3，其中 Pt 與 Cr 或 Pt 與 V 的前驅(qū)體的分子比為(6 1):1。還原劑為十二硫醇，用量為足量。前驅(qū)體為H2PtCl6-CrCl3或H2PtCl6-VCl3時(shí)，溶劑為乙二醇，活性劑為PVP，活性劑與前驅(qū)體的摩爾比為(5 11):1，此時(shí)，步驟(4)中，洗滌液為乙醇和丙酮的混合液，其中乙醇和丙酮的體積比為(1 4):1 ；需要注意的是，前驅(qū)體的摩爾數(shù)是指Pt與Cr摩爾數(shù)的和。前驅(qū)體為Pt (acac) 2_Cr (CO) 6或Pt (acac) 2_V (acac) 3時(shí)，溶劑為N-甲基乙酰胺，活性劑為油酸和油胺的混合液，其中油胺與油酸的體積比為(1 3) :1，活性劑與前驅(qū)體的摩爾比為(100 400):1，此時(shí)，步驟(4)中，步驟(3)的反應(yīng)液中先加入足量丙酮使之沉淀并過濾，然后再用正己烷和丙酮交替分散和沉淀并過濾、洗滌；需要注意的是，活性劑的摩爾數(shù)是指油胺與油酸摩爾數(shù)的和，前驅(qū)體的摩爾數(shù)是指Pt與Cr摩爾數(shù)的和。步驟(2)中，加熱溫度30 40° C，攪拌時(shí)間2 4h。步驟(3)中，微波功率500W，間歇微波5 7min，每分鐘微波40 50s，停20 10s。微波法制備Pt-Cr/V合金催化劑的優(yōu)勢在于方便快捷，通過微波，能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得較高溫度，使不容易還原的Cr、V前驅(qū)體得到充分還原，一般一次合成在20分鐘內(nèi)均可完成，極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率；此外，本發(fā)明提供了兩種反應(yīng)體系，均可用微波法合成出Pt-Cr/V合金納米片催化劑，快速高效。由附圖的SEM圖可知，在兩種不同的反應(yīng)體系下，微波法均可得到所需形貌的催化劑，尺寸在15 50nm。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的Pt-Cr合金納米片催化劑的電鏡圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例3制備的Pt-V合金納米片催化劑的電鏡圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例5制備的Pt-V合金納米片催化劑的電鏡圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1
微波法制備Pt-Cr合金納米片催化劑，步驟為(1)取0. 2mmol H2PtCl6的乙二醇溶液 5 ml，0. 1謹(jǐn)ol CrCl3粉末，2. 7謹(jǐn)ol PVP以及0. 5ml十二硫醇，加入到50ml乙二醇中，置于平底燒瓶；(2)然后在35° C條件下磁力攪拌池；(3)之后放入微波爐中，并通氬氣保護(hù)氛，在500W功率下，微波5min，其中每分鐘微波40s，停20s ； (4)微波結(jié)束，待冷卻后，拿出燒瓶，將懸浮液在6000 rpm條件下離心，然后用乙醇和丙酮的混合液(體積比1 :1)洗滌并離心，得到所需的Pt-Cr合金催化劑。實(shí)施例2
微波法制備Pt-Cr合金納米片催化劑，步驟為(1)取0. 4mmol H2PtCl6的乙二醇溶液 5 ml，0. 1 mmol CrCl3粉末，3. Ommol PVP以及0. 5ml十二硫醇，加入到50ml乙二醇中，置于平底燒瓶；(2)然后在30° C條件下磁力攪拌池；(3)之后放入微波爐中，并通氬氣保護(hù)氛，在500W功率下，微波5min，其中每分鐘微波40s，停20s ； (4)微波結(jié)束，待冷卻后，拿出燒瓶，將懸浮液在6000 rpm條件下離心，然后用乙醇和丙酮的混合液(體積比2.5 :1)洗滌并離心，得到所需的Pt-Cr合金催化劑。實(shí)施例3
微波法制備Pt-V合金催化劑，步驟為(1)取0. 1 mmol H2PtCl6的乙二醇溶液5 ml, 0. 1 mmol VCl3粉末，2. 2mmol PVP以及0. 45ml十二硫醇，加入到50ml乙二醇中，置于平底燒瓶；(2)然后在30° C條件下磁力攪拌4h ； (3)之后放入微波爐中，并通氬氣保護(hù)氛，在 500W功率下，微波5min，其中每分鐘微波45s，停1 ;(4)微波結(jié)束，待冷卻后，拿出燒瓶， 將懸浮液在6000 rpm條件下離心，然后用乙醇和丙酮的混合液(體積比4:1)洗滌并離心， 得到所需的Pt-V合金催化劑。實(shí)施例4
微波法制備Pt-V合金催化劑，步驟為:(1)取0· lmmol Pt(acac)2，0. Immol V(acac)3, 加入到30ml N-甲基乙酰胺中，置于平底燒瓶，并向其中注入30mmol油胺，IOmmol油酸以及 0. 36ml十二硫醇；(2)然后在40° C條件下磁力攪拌池；(3)之后放入微波爐中，并通氬氣保護(hù)氛，在500W功率下，微波7min，其中每分鐘微波50s，停IOs ； (4)微波結(jié)束，待冷卻后，拿出燒瓶，向反應(yīng)后的溶液中加入足量丙酮，使之沉淀，然后在8000 rpm條件下離心，再用正己烷和丙酮交替分散和沉淀并離心洗滌，得到所需的Pt-V合金催化劑。實(shí)施例5
微波法制備Pt-ν合金催化劑，步驟為(1)取0. 125mmol Pt(acac)2, 0. 025mmOlV(acac)3加入到30mlN_甲基乙酰胺中，置于平底燒瓶，并向其中注入30mmol油胺，30mmol油酸以及0. 36ml十二硫醇；(2)然后在40° C條件下磁力攪拌2h ； (3)之后放入微波爐中，并通氬氣保護(hù)氛，在500W功率下，微波7min，其中每分鐘微波50s，停IOs ； (4) 微波結(jié)束，待冷卻后，拿出燒瓶，向反應(yīng)后的溶液中加入足量丙酮，使之沉淀，然后在8000 rpm條件下離心，再用正己烷和丙酮交替分散和沉淀并離心洗滌，得到所需的Pt-V合金催化劑。實(shí)施例1所得的Pt-Cr合金納米片催化劑的電鏡圖見于圖1，實(shí)施例3所得的Pt-V 合金納米片催化劑的電鏡圖見于圖2，而實(shí)施例5所得的Pt-V合金納米片催化劑的電鏡圖則見于圖3。從中可以看出，兩種反應(yīng)體系均可在微波的作用下合成出所需形貌的Pt-Cr/V 合金納米片催化劑，尺寸在15 50nm，且此方法更加高效快速。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.制備Pt-Cr/ν合金納米片催化劑的方法，其特征在于包括如下步驟，(1)將選擇好的Pt與Cr或Pt與V的前驅(qū)體加入到溶劑中，再加入活性劑與還原劑；(2)在加熱條件下， 攪拌并使之充分溶解分散；(3)微波照射并氬氣保護(hù)氛的條件下，間歇微波使之充分反應(yīng)； (4)過濾，洗滌濾餅，得到所需Pt-Cr/V合金納米片催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于所述 Pt 與 Cr 或 Pt 與 V 的前驅(qū)體為 H2PtCl6-CrCl3, H2PtCl6-VCl3 或 Pt(acac)2-Cr (CO)6, Pt (acac) 2-V (acac) 3，其中Pt與Cr或Pt與V的前驅(qū)體的分子比為(6 1) 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于前驅(qū)體為H2PtCl6-CrCl3或H2PtCl6-VCl3,溶劑為乙二醇，活性劑為PVP，活性劑與前驅(qū)體的摩爾比為(5 11) :1ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于步驟 (4)中，洗滌液為乙醇和丙酮的混合液，其中乙醇和丙酮的體積比為(1 4) :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于前驅(qū)體為Pt (acac) 2-Cr (CO) 6或Pt (acac) 2_V (acac) 3，溶劑為N-甲基乙酰胺，活性劑為油酸和油胺的混合液，其中油胺與油酸的體積比為(1 3) :1，活性劑與前驅(qū)體的摩爾比為(100 400) :1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于步驟 (4)中，步驟(3)的反應(yīng)液中先加入足量丙酮使之沉淀并過濾，然后再用正己烷和丙酮交替分散和沉淀并過濾、洗滌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于所述還原劑為十二硫醇，用量為足量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于步驟(2)中，加熱溫度30 40°C，攪拌時(shí)間2 4h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，其特征在于步驟(3)中，微波功率500W,間歇微波5 7min，每分鐘微波40 50s，停20 10s。
全文摘要
制備Pt-Cr/V合金納米片催化劑的方法，包括如下步驟(1)將選擇好的Pt與Cr或Pt與V的前驅(qū)體加入到溶劑中，再加入活性劑與還原劑；(2)在加熱條件下，攪拌并使之充分溶解分散；(3)微波照射并氬氣保護(hù)氛的條件下，間歇微波使之充分反應(yīng)；(4)過濾，洗滌濾餅，得到所需Pt-Cr/V合金納米片催化劑；此發(fā)明制備方法的優(yōu)勢在于方便快捷，通過微波，能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得較高溫度，使不容易還原的Cr、V前驅(qū)體得到充分還原，此外，本發(fā)明提供了兩種不同的反應(yīng)體系，均可在微波作用下合成所需的合金催化劑。
文檔編號(hào)B01J37/34GK102500370SQ20111031675
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者鄒志剛, 雷一杰, 顧軍 申請人:南京大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院