碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒，其制備方法及其用圖
【專利摘要】本發(fā)明提供一種碳基殼包覆的鈀?鈷二元合金納米顆粒。該納米顆?？梢杂米麟娊馑a(chǎn)氫催化劑，鈀含量低，但催化能力良好且耐腐蝕。本發(fā)明也提供了工藝簡(jiǎn)單的制備該納米顆粒的方法，包括將鈀摻雜的鈷氰酸鈷在氬氣或氮?dú)鈿夥罩型嘶?，原位形成碳基殼包覆的鈀?鈷二元合金納米顆粒。
【專利說(shuō)明】
碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒，其制備方法及其用途
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及合金納米顆粒領(lǐng)域，具體涉及一種碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米 顆粒，其制備方法及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，能源和環(huán)境問(wèn)題日益突出。作為當(dāng)前主要能 源的化石燃料不僅面臨供給不足，同時(shí)化石燃料的燃燒產(chǎn)生大量有害氣體污染環(huán)境。尋找 高效清潔的新能源越來(lái)越受到關(guān)注和重視。
[0003] 氫能源作為一種高效清潔的新能源具有廣闊的發(fā)展空間。將水電解是一種可行的 制氫技術(shù)，但是在沒(méi)有催化劑時(shí)，電解水需要較高的過(guò)電位，會(huì)帶來(lái)大量的能量消耗。高效 穩(wěn)定的電解水催化劑可以降低電解水所需要的過(guò)電位，具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。
[0004]鉑、鈀等貴金屬可以用作電解水催化劑，并且具有良好的催化產(chǎn)氫性能。但是，由 于貴金屬材料的儲(chǔ)量低、價(jià)格昂貴，限制了它們的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。而過(guò)渡金屬雖具有一 定的電催化活性，但是活性較低，不能滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用需求。
[0005] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以使用貴金屬與過(guò)渡金屬的合金作為電解水催化劑。此類合金催化 劑的貴金屬含量低，同時(shí)又可以具有較高的催化活性。但是眾所周知，催化劑的活性受到顆 粒大小或比表面積的影響，而納米級(jí)的合金顆粒的制備工藝通常比較復(fù)雜。此外，由于電催 化分解水反應(yīng)大都是在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性溶液中進(jìn)行，金屬合金在這類溶液中溶液容易因受 到腐蝕而迅速失去催化活性。
[0006] 因此，對(duì)于用作電解水催化劑的制備方法簡(jiǎn)單且在強(qiáng)酸/強(qiáng)堿環(huán)境中耐腐蝕的貴 金屬-過(guò)渡金屬合金納米顆粒，存在著需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0008] 本發(fā)明的第一方面提供一種碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述碳基殼由多層石墨烯層構(gòu)成。
[0010] 在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述石墨烯層的層數(shù)為10至20層。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述碳基殼摻雜有氮。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方案中，按質(zhì)量計(jì)，鈀的含量為2%-3%，鈷的含量為60%-66%，碳基 殼的含量為32%-37%。
[0013] 本發(fā)明的第二方面提供一種制備碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒的方法， 所述方法包括：
[0014] (1)通過(guò)將水溶性鈀鹽水溶液與鈷氰酸鈷水溶液混合攪拌，形成作為固體產(chǎn)物的 鈀摻雜的鈷氰酸鈷；以及
[0015] (2)將所述鈀摻雜的鈷氰酸鈷在氬或氮?dú)夥罩型嘶?，原位形成碳基殼包覆的鈀-鈷 二元合金納米顆粒。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述水溶性鈀鹽中的鈀與所述鈷氰酸鈷中的鈷的摩爾比為1: 6至1:10〇
[0017] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述鈀摻雜的鈷氰酸鈷中鈀含量為3%_8%。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施方案中，在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行所述退火。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述退火溫度為500-800°C，保溫時(shí)間為2-4小時(shí)。
[0020] 本發(fā)明的第三方面提供根據(jù)第一方面所述的碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆 粒作為電解水產(chǎn)氫催化劑的用途。
[0021] 本發(fā)明提供了一種碳基殼包覆的鈀_鈷二元合金納米顆粒。該顆粒中貴金屬鈀的 含量較低，因此成本較低。同時(shí)，該顆粒對(duì)電解水產(chǎn)氫過(guò)程具備較高的催化活性，可用于工 業(yè)生產(chǎn)。該顆粒外部由碳基殼包覆，大大增強(qiáng)了鈀-鈷二元合金顆粒對(duì)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的耐腐蝕 性和穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)。碳基殼的形式可以是多層石墨烯層，具有一定的透過(guò)性，保證作 為核的鈀-鈷二元合金發(fā)揮催化作用。當(dāng)石墨烯層層數(shù)為10-20之間時(shí)，在耐腐蝕性方面和 催化活性方面可以達(dá)到較好的平衡。碳基殼中的氮摻雜可以改變表面電子分布，形成催化 反應(yīng)活性位點(diǎn)同時(shí)促進(jìn)電荷轉(zhuǎn)移，從而加快反應(yīng)的進(jìn)行，提高催化活性。將鈀、鈷、碳基殼的 質(zhì)量比控制在一定范圍內(nèi)有利于其發(fā)揮催化性能并減少貴金屬鈀的用量。
[0022] 本發(fā)明同時(shí)提供了該納米顆粒的制備方法。本發(fā)明的方法通過(guò)將鈀摻雜的鈷氰酸 鈷退火，原位制備該納米顆粒，過(guò)程簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。鈀摻雜的鈷氰酸鈷可以通過(guò)將鈀鹽水 溶液和鈷氰酸鈷水溶液混合攪拌而容易地制備。通過(guò)調(diào)節(jié)原料中鈀和鈷的比例，或調(diào)節(jié)鈀 摻雜的鈷氰酸鈷中的鈀與鈷的比例，可以控制最終鈀-鈷二元合金中鈀與鈷的組成。當(dāng)選用 氮?dú)庾鳛橥嘶饸夥諘r(shí)，可以主動(dòng)地在碳基殼中增加氮摻雜，提高催化活性。退火溫度優(yōu)選在 500-800 °C，保溫時(shí)間優(yōu)選為2-4小時(shí)。
[0023] 該納米顆?？梢杂米鞔呋瘎貏e是電解水產(chǎn)氫過(guò)程的催化劑。該顆粒對(duì)于電解 水產(chǎn)氫具備較高的催化活性，可用于工業(yè)生產(chǎn)，而使用時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)超過(guò)11小時(shí)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的X射線衍射圖。
[0025]圖2是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的掃描電鏡圖。
[0026] 圖3是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的透射電鏡圖。
[0027] 圖4是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的高分辨電鏡圖。
[0028] 圖5是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片和元素成分成像照片。
[0029] 圖6是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的拉曼光譜。
[0030] 圖7是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物中鈷元素的X射線電子能譜圖。
[0031] 圖8是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物中鈀元素的X射線電子能譜圖。
[0032]圖9是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物中氮元素的X射線電子能譜圖。
[0033]圖10是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的氮?dú)馕角€。
[0034]圖11是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物的在酸性溶液中電催化產(chǎn)氫LSV曲線(與商業(yè)鉑碳對(duì) 比）。
[0035]圖12是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物在酸性溶液中的LSV曲線(初次反應(yīng)LSV曲線與10000 次循環(huán)后LSV曲線對(duì)比）。
[0036] 圖13是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物在酸性溶液中進(jìn)行電催化反應(yīng)的時(shí)間-電流密度曲 線。
[0037] 圖14是實(shí)施例1中制備的產(chǎn)物在進(jìn)行10000次循環(huán)后樣品的元素成分成像照片。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 本發(fā)明提供了 一種碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒，其中，所述碳基殼包覆 的鈀-鈷二元合金納米顆粒具有核殼結(jié)構(gòu)，其中核為鈀-鈷二元合金，所述殼是碳基殼。
[0039] 此納米顆粒的粒徑范圍可以為幾十納米。所述鈀-鈷二元合金可以是鈀均勻固溶 在鉆基質(zhì)中形成的合金。鉆基質(zhì)可以為八方相鉆。
[0040] 本文所述的"碳基殼"是指以碳為基材的殼，即殼基本上是由碳元素組成的，其保 護(hù)了內(nèi)部的合金核不易受到強(qiáng)酸/強(qiáng)堿的腐蝕。但是，其中也可以有其他的摻雜元素。例如， 如下文所詳述的，碳基殼中可以具有氮摻雜。摻雜在碳層中的氮可以改變碳層表面的電荷 分布，從而形成催化反應(yīng)活性位點(diǎn)，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，增加催化劑的活性。碳基殼可以由 多層石墨烯層（即單層石墨）構(gòu)成。優(yōu)選地，石墨烯層數(shù)約為10至20層。石墨烯層的透過(guò)性較 好，所以其既保護(hù)內(nèi)部的合金核不易受到強(qiáng)酸/強(qiáng)堿的腐蝕，又對(duì)于小原子具有一定的透過(guò) 性，使得鈀-鈷二元合金核可以在溶液中催化電解水反應(yīng)。殼中石墨烯層數(shù)過(guò)高時(shí)，核部的 金屬催化劑難以接觸到反應(yīng)物;石墨烯層數(shù)過(guò)低時(shí)，則對(duì)核部的金屬催化劑的腐蝕保護(hù)較 弱。
[0041 ]在納米顆粒中，優(yōu)選地，按質(zhì)量計(jì)，鈀的含量為2%-3%，鈷的含量為60%-66%，碳 基殼的含量為32%-37%。也就是說(shuō)，在二元合金核中，鈀的質(zhì)量含量為約3%至約5%。這大 大節(jié)約了在催化劑中鈀的用量，同時(shí)仍能保持較高的催化性能。
[0042]本發(fā)明還提供了一種制備碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒的方法，所述方 法包括將鈀摻雜的鈷氰酸鈷在氬氣或氮?dú)鈿夥罩型嘶?，原位形成碳基殼包覆的鈀_鈷二元 合金納米顆粒。
[0043]鈷氰酸鈷的分子式為(C〇3[Co(CN)6]2。其制備方法是本領(lǐng)域已知的。例如，可以通 過(guò)將水溶性鈷鹽如醋酸鈷(Co (CH3C00) 2)的水溶液加入到鈷氰化鉀(或稱為鈷氰酸鉀，K3 [ Co (CN) 6 ])以及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的水溶液中，隨后靜置反應(yīng)，制備鈷氰酸鈷。
[0044] 使用水溶性鈀鹽(例如氯化鈀、乙酸鈀、硝酸鈀等）的水溶液與鈷氰酸鈷混合攪拌， 制備鈀摻雜的鈷氰酸鈷。通過(guò)將鈀摻雜的鈷氰酸鈷退火，使得鈷氰酸鈷分解，分解出的Co與 摻雜的Pd形成Pd-Co二元合金，同時(shí)其中分解的碳包覆在該二元合金的表面，自然地形成碳 基殼包覆的鈀_鈷二元合金納米顆粒。此原位制備方法工藝非常簡(jiǎn)單，只需簡(jiǎn)單的加熱裝 置，大大節(jié)約設(shè)備、時(shí)間和運(yùn)行成本。
[0045] 通過(guò)調(diào)節(jié)原料中鈀和鈷的比例，或調(diào)節(jié)鈀摻雜的鈷氰酸鈷中的鈀與鈷的比例，可 以控制最終鈀_鈷二元合金中鈀與鈷的組成。優(yōu)選地，水溶性鈀鹽中的鈀與鈷氰酸鈷中的鈷 的摩爾比為約1:6至1:10?；蛘邇?yōu)選地，鈀摻雜的鈷氰酸鈷中鈀含量約為3 %-8 %。調(diào)節(jié)的目 的在于將最終鈀-鈷二元合金中的各成分的質(zhì)量百分比調(diào)節(jié)至鈀約為2%_3%，鈷約為 60%-66%，碳基殼約為32%-37%。
[0046] 除了 Co和C元素，鈷氰酸鈷分解還產(chǎn)生N元素，其中一部分N元素可能在碳基殼中形 成氣慘雜。
[0047] 退火可以在惰性氣體如氬氣氛中進(jìn)行，以防止C的氧化。
[0048] 由于如上所述，氮摻雜是有利的，所以可以通過(guò)在氮?dú)夥障逻M(jìn)行摻雜，主動(dòng)地適當(dāng) 增加碳基殼中的氮摻雜位點(diǎn)。此外，氮?dú)獾某杀疽脖葰鍤獾鹊偷枚?。因此，在氮?dú)夥障逻M(jìn)行 本發(fā)明的方法是特別優(yōu)選的。
[0049] 制備過(guò)程中，退火溫度是關(guān)鍵參數(shù)之一。溫度過(guò)低，配合物分解不完全;溫度過(guò)高， 所得產(chǎn)物的性能會(huì)降低。優(yōu)選地，退火溫度為500_800°C，更優(yōu)選500-600°C。保溫時(shí)間優(yōu)選 為不少于2小時(shí)，更優(yōu)選為2-4小時(shí)。保溫時(shí)間過(guò)短，配合物分解不完全。保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，增加 了不必要的能量和時(shí)間消耗。
[0050] 可以通過(guò)改變?cè)现匈F金屬的摻雜量和摻雜形式，以及退火氣氛、溫度和保溫時(shí) 間，對(duì)所得的納米顆粒的性質(zhì)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。
[0051] 本發(fā)明的原位退火方法的直接產(chǎn)物是粉末狀物質(zhì)。所述粉末是碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒形成的團(tuán)聚體。這種粉末可以不經(jīng)進(jìn)一步破碎直接用于電解水催化。 當(dāng)然，也可以將其進(jìn)一步破碎。
[0052] 本發(fā)明的合金納米顆?？梢杂糜陔娊馑a(chǎn)氫反應(yīng)的催化。此催化劑具有原位生成 的碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒的復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的催化活性和突出的穩(wěn)定 性。在強(qiáng)酸性溶液中進(jìn)行電催化析氫反應(yīng)表現(xiàn)出良好的催化活性，并且可以持續(xù)工作11小 時(shí)以上催化性能沒(méi)有降低。
[0053]以下通過(guò)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施例僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的作用，本發(fā) 明不限于以下實(shí)施例。
[0054] 實(shí)施例1 [0055] I.鈷氰酸鈷的制備
[0056] 將濃度為(0.075mol/L)的醋酸鈷(C〇(CH3COO)2)水溶液(20ml)在攪拌條件下加入 含有或鈷氰化鉀(K3 [ Co (CN) 6 ]) (0.0 lmo 1)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP) (0.6g)的溶液(20ml)中。 繼續(xù)攪拌30分鐘后，將溶液在室溫條件下靜置24小時(shí)，再進(jìn)行離心分離。所得固體用去離子 7K、無(wú)水乙醇充分洗滌，干燥得到鈷氰酸鈷(c 〇3[c0(cn)6]2)。
[0057] II.鈀摻雜的鈷氰酸鈷的制備
[0058] 將0.05mo 1 /L的氯化鈀(PdCl2)水溶液（20ml)滴入0.02mo 1 /L鈷氰酸鈷的水溶液 80ml中，持續(xù)攪拌12小時(shí)。離心分離，所得固體用去離子水洗滌3遍，60°C下干燥24小時(shí)制得 鈀摻雜的鈷氰酸鈷。
[0059] III.碳基殼包覆的鈷-鈀二元合金納米顆粒的制備
[0060] 稱取干燥的鈀摻雜的鈷氰酸鈷210mg置于管式爐中在氮?dú)庵羞M(jìn)行退火反應(yīng)，以5 °C/分鐘的升溫速率升溫到500°C，保溫240分鐘后，自然冷卻至室溫。得到黑色粉末產(chǎn)物，即 為碳基殼包覆的鈷-鈀二元合金納米顆粒。
[0061 ] IV ?產(chǎn)物的表征
[0062]對(duì)產(chǎn)物納米顆粒進(jìn)行X射線衍射表征(K.5418J0，.花樣如圖1所示。主要衍射峰 位置分別對(duì)應(yīng)于六方相的鈷(凡?05:05-0727)的（100)、（002)、（101)和（110)衍射面，顯示 產(chǎn)物主要六方相的鈷，基本沒(méi)有其他雜質(zhì)物相。
[0063]圖2顯示了對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察的結(jié)果。可以看出粉末產(chǎn)物實(shí)際上為 大量顆粒團(tuán)聚在一起的團(tuán)聚物。
[0064]圖3是產(chǎn)物的透射電子顯微照片，顯示了小顆粒的直徑為大約幾十納米，為核殼復(fù) 合結(jié)構(gòu)。
[0065]圖4是碳包覆合金產(chǎn)物的高分辨透射電鏡照片，其中左側(cè)為核區(qū)，右側(cè)為殼區(qū)。其 中2.04埃晶面間距數(shù)據(jù)驗(yàn)證了金屬(002)衍射面的存在。此外，殼區(qū)的約3.4埃的面間距與 石墨的層間距相符，表明產(chǎn)物顆粒的外殼是層狀石墨形式的碳。
[0066]圖5a是產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，圖5b_5e是元素成分成像照片。從圖中可以看 到，內(nèi)部的鈷、鈀均勻分布形成合金，外部是N摻雜的C層將金屬顆粒包覆起來(lái)。
[0067] 圖6是產(chǎn)物的拉曼光譜。圖中處在1350和1580CHT1處的峰分別為D帶和G帶。明顯的D 帶和G帶證明產(chǎn)物石墨化程度較高同時(shí)存在較多的缺陷，根據(jù)退火產(chǎn)物的前驅(qū)體可以判斷 碳層中的缺陷應(yīng)該來(lái)自于N原子的摻雜。另外，根據(jù)D帶和2700CHT 1處寬化的2D帶可以推測(cè)C 是多層（10層左右）的石墨烯結(jié)構(gòu)。這也與圖4的結(jié)論相符。
[0068]圖7-圖9是鈷、鈀、氮三種元素的X-射線光電子能譜。通過(guò)與文獻(xiàn)報(bào)道的純單質(zhì)峰 相比，鈷的2p峰和鈀的3d峰都有輕微的偏移，這種偏移可能是由于形成合金金屬原子之間 的相互作用所引起的。另外，氮元素的分峰結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在三種類型的N，值得注意的是結(jié)合 能在399.6eV處的峰說(shuō)明N原子與金屬原子M之間存在M-N鍵。這種鍵的存在不僅加快了金屬 和殼層之間電荷轉(zhuǎn)移速度，同時(shí)可以增強(qiáng)催化劑的穩(wěn)定性。
[0069] 圖10是退火產(chǎn)物的氮?dú)馕角€，根據(jù)曲線可知產(chǎn)物吸附類型為IV型。此外，比表 面積測(cè)試結(jié)果表明產(chǎn)物的比表面積為57.13m 2 g^1。
[0070] V.催化電解水試驗(yàn)
[0071] 使用三電極體系對(duì)產(chǎn)物在酸性溶液中的電化學(xué)產(chǎn)氫性能進(jìn)行了測(cè)試，鉑絲和Ag/ AgCl分別作為對(duì)電極和參比電極，工作電極是玻碳電極，催化劑的負(fù)載量是0.285g cnf2。電 流密度達(dá)到10mA cnf2時(shí)，所需要的過(guò)電位是催化劑性能的重要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流密度10mA cnf2時(shí)我們制備的催化劑的過(guò)電位為80mV，這一數(shù)值雖比目前性 能最好的貴金屬鉑略差，但已十分優(yōu)良（如圖11)。產(chǎn)物優(yōu)良性能可能是由于生成的合金后 原子表面的電荷分布發(fā)生變化，增強(qiáng)了催化劑的活性。
[0072] VI.耐久性試驗(yàn)
[0073]對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了電化學(xué)CV循環(huán)試驗(yàn)，并且測(cè)量了恒電位下電流密度隨時(shí)間變化曲線 (如圖12、13)。圖12是催化劑循環(huán)之前和10000次電化學(xué)循環(huán)后LSV曲線。從曲線對(duì)比發(fā)現(xiàn)， 循環(huán)以后電流密度達(dá)到10mA cnf2時(shí)所需要的過(guò)電位比循環(huán)前略有下降。圖13是催化劑在恒 定過(guò)電位下電流密度隨時(shí)間變化曲線，曲線表明該催化劑可以持續(xù)工作11小時(shí)以上(40000 秒）。不依賴于任何理論，據(jù)信催化劑穩(wěn)定的性能是由于外層N摻雜的C的保護(hù)作用，使得催 化劑在溶液能夠免受腐蝕。圖14是10000次電化學(xué)循環(huán)后產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片和元 素成分成像照片，從圖中可以發(fā)現(xiàn)循環(huán)后產(chǎn)物的復(fù)合結(jié)構(gòu)得到很好的保持，說(shuō)明該催化劑 的復(fù)合結(jié)構(gòu)沒(méi)有被破壞。
[0074] 實(shí)施例2:
[0075] 如實(shí)施例1中進(jìn)行碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒的制備，區(qū)別在于 0.02mol/L的鈷氰酸鈷水溶液的用量為60ml。
[0076] 對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行與實(shí)施例1中相同的表征和試驗(yàn)，也得到類似的良好催化性和耐久性。 [0077] 實(shí)施例3:
[0078] 如實(shí)施例1中進(jìn)行碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒的制備，區(qū)別在于 0.02mol/L的鈷氰酸鈷水溶液的用量為100ml。
[0079] 對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行與實(shí)施例1中相同的表征和試驗(yàn)，也得到類似的良好催化性和耐久性。
[0080] 以上關(guān)于催化性能的試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米 顆粒在酸性溶液中電催化分解水反應(yīng)中有非常高的催化活性，可持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性 好，且貴金屬鈀的用量低，有很好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒，其中，所述碳基殼由多層石墨烯層構(gòu)成。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米顆粒，其中，所述石墨烯層的層數(shù)為10至20層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒，其中，所述碳基殼摻雜有氮。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米顆粒，其中，按質(zhì)量計(jì)，鈀的含量為2%-3%，鈷的含量為 60%-66%，碳基殼的含量為32%-37%。6. -種制備碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒的方法，所述方法包括： (1) 通過(guò)將水溶性鈀鹽水溶液與鈷氰酸鈷水溶液混合攪拌，形成作為固體產(chǎn)物的鈀摻 雜的鈷氰酸鈷；以及 (2) 將所述鈀摻雜的鈷氰酸鈷在氬或氮?dú)夥罩型嘶?，原位形成碳基殼包覆的鈀-鈷二元 合金納米顆粒。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述水溶性鈀鹽中的鈀與所述鈷氰酸鈷中的鈷的 摩爾比為1:6至1:10。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述鈀摻雜的鈷氰酸鈷中鈀含量為3 %-8%。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行所述退火。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述退火溫度為500-800°C，保溫時(shí)間為2-4小時(shí)。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基殼包覆的鈀-鈷二元合金納米顆粒作為電解水產(chǎn)氫催化 劑的用途。
【文檔編號(hào)】B01J27/24GK105879897SQ201610383099
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】陳乾旺, 陳繼堂
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)