一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑及其應(yīng)用。涉及涉及燃料電池催化劑領(lǐng)域，本發(fā)明一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑,是由Rh、Pd和Pt按一定比例組成RhxPdyPtz納米級(jí)三元金屬合金具有島狀結(jié)構(gòu)，合金顆粒的整體尺寸為34±3.0nm，而在顆粒的四周均勻的分布著亞2納米級(jí)的島狀小顆粒，小顆粒的粒徑為1.77±0.03nm。其中x=10，y=30-70，z=50-120。該種結(jié)構(gòu)的RhPdPt三元金屬納米合金作為催化劑對(duì)甲醇、乙醇、甲酸等燃料電池的催化活性和抗毒化性能高。并可用作汽車尾氣處理的三效催化劑。
【專利說明】一種三元金屬納米合金催化劑及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃料電池催化劑領(lǐng)域，具體地說是一種他?^!?丨三元金屬納米合金催化劑及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池由于其能量轉(zhuǎn)化率高，對(duì)環(huán)境污染少，有利于減少傳統(tǒng)石化燃料的過度使用和保護(hù)地球環(huán)境，可作為未來理想的動(dòng)力來源，因而受到世界各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注，為此，世界各國投入了大量的人力，物力，和財(cái)力來進(jìn)行研究。？七催化劑由于其優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性，而受到人們的廣泛關(guān)注。但是，由于其在地球上的儲(chǔ)量稀少和昂貴的價(jià)格大大的限制了燃料電池的商業(yè)化使用，而且代在氧化一些燃料時(shí)會(huì)產(chǎn)生中間產(chǎn)物⑶，00會(huì)占據(jù)表面的活性位點(diǎn)，使催化劑中毒，從而降低了的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性。目前，？七的合金化是科學(xué)家們采取的一種普遍方法來解決單金屬催化活性低以及易中毒這一問題?；诖亩腿{米合金由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性能而越來越受到人們的重視。如只011呂一只111 胃811呂，2111—1011 211011.^80116 8711^116818
0？ ？107 界 1七11 811)3—2 1111188 10)31181: 61601:^0081:8178^811161:1181101
0^1(1^1:1011.01161111081 0)111顧111 03^,1 011.2014，50，13551-13554.)但是，其中基于島狀的三元金屬納米合金催化劑還沒有見到報(bào)道。而且這種島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金催化劑比島狀結(jié)構(gòu)的？業(yè)〖二元金屬納米合金催化劑其具有更好的催化性能方面也未見報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于研究并獲得了一種島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金催化劑較好的提高催化甲醇、乙醇、甲酸的催化活性并且增強(qiáng)了催化劑抗00中毒能力。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種他?^!?!:三元金屬納米合金催化劑，由他、和原子按一定比例組成納米級(jí)三元金屬合金具有島狀結(jié)構(gòu)，其中1=10, 7=30-70，2=60-120。
[0005]所述合金顆粒的整體尺寸為34^3.0 11111，而在顆粒的四周均勻的分布著亞2納米級(jí)的島狀小顆粒，小顆粒的粒徑為1.77±0丨0311111。
[0006]合金中他、？4、？1:原子比1=10, 7=40, 2=50構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金^10^(140^^50對(duì)乙醇催化性能最好。
[0007]一種他?^!?丨三元金屬納米合金催化劑的制備方法，包括如下步驟:
(1)溶液的配置
將只2？比16、版12？況14和1--分別配制成0.05 — 0.2 11101/1的溶液，一水檸檬酸和0X^0 配制成 0.1 -0.5 11101/1 的溶液；
(2)絮狀溶液的制備
取4.5 1111的0.22 11101/1的一水檸檬酸和4.5 “的0.22 11101/1的'八0，然后再按比例各加入的 50 111-100 111 的 1^(:13,300 111-400 111 的版129(1(:14 和 500 111-600 111 的??！2？比16溶液，常溫下，強(qiáng)力攪拌，形成絮狀溶液；
(3)島狀結(jié)構(gòu)他?^!?丨三元合金催化劑的制備
將步驟(2)中的絮狀溶液轉(zhuǎn)移至15 01的水熱反應(yīng)釜中，在180 I下，反應(yīng)60分鐘左右，冷卻至室溫，將所得沉淀用超純水洗滌，再在真空干燥器中干燥，即得本發(fā)明的一種島狀的詘?^!?丨三元合金納米催化劑。
[0008]一種他?^!?丨三元金屬納米合金催化劑的應(yīng)用，是島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金催化劑在燃料電池領(lǐng)域?qū)σ掖?、甲醇、甲酸有機(jī)小分子有好的催化效率和抗毒化性倉泛。
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明一種他?^!?!:三元金屬納米合金催化劑，是由他、
和按一定比例組成納米級(jí)三元金屬合金具有島狀結(jié)構(gòu)，合金顆粒的整體尺寸為34 土 3.0 11111，而在顆粒的四周均勻的分布著亞2納米級(jí)的島狀小顆粒，小顆粒的粒徑為1.77 ± 0.03咖。其中1二10，尸30-70，2二50-120。合金比單獨(dú)的？丨催化劑具有更優(yōu)越的催化性能。
[0010]合金中他、？4、？1:原子比1=10, 7=40, 2=50構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金他⑴?‘?、。對(duì)乙醇催化性能最好。
[0011]本發(fā)明研究并獲得了一種島狀結(jié)構(gòu)的他?^!?丨三元金屬納米合金催化劑，較好的增強(qiáng)了催化劑抗⑶中毒能力和提高催化甲醇、乙醇、甲酸的催化活性。以乙醇為例，催化乙醇的峰電流值為13.17 ―挪―2
，在-0.3 V的條件下掃600 8后的峰電流值為0.87 ^挪―2要比商業(yè)，？1:的
0.18 111^要高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為島狀結(jié)構(gòu)的他⑴?‘?、。三元合金納米催化劑，用高分辨率透射電子顯微鏡觀察結(jié)果圖；
圖2為島狀結(jié)構(gòu)的元素地圖分布譜圖；
圖3為不同原子比例的島狀結(jié)構(gòu)的尺證業(yè)七三元合金納米催化劑在0.511(011+11(--^?溶液中催化乙醇的循環(huán)伏安曲線；
圖4為島狀結(jié)構(gòu)的詘^山。代5。在0.11^104+0.11(330?溶液中-0.3 V的條件下的1-七曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
叫。?‘?!^。三元合金納米催化劑的制備按下列步驟
(1)溶液的配置
將只2？比16、似2？況14和1--分別配制成0.1 11101/1的溶液，一水檸檬酸和配制成0.22 11101/1的溶液；
(2)絮狀溶液的制備
取4.5 “的0.22 11101/1的一水檸檬酸和4.5 “的0.22 001/1的'八0，然后再按比例各加入的100111的^013 (0.1 11101/1), 300 11！的似2？況14和600 111的只2？似6溶液。常溫下，磁力攪拌，形成絮狀溶液；
(3)島狀結(jié)構(gòu)％。？屯。？一。三元合金催化劑的制備
將步驟(2)中的絮狀溶液轉(zhuǎn)移至15 01的水熱反應(yīng)釜中，在180 I下，反應(yīng)60分鐘，冷卻至室溫，將所得沉淀用超純水洗滌4次，再在真空干燥器中干燥，即得本發(fā)明的一種島狀尺匕。?‘?、三元合金納米催化劑。
[0014]實(shí)施例2
(^40^^50三元合金納米催化劑的制備按下列步驟
(1)溶液的配置
將只2？比16、似2？況14和1--分別配制成0.1 11101/1的溶液，一水檸檬酸和配制成0.22 11101/1的溶液；
(2)絮狀溶液的制備
取4.5 “的0.22 11101/1的一水檸檬酸和4.5 “的0.22 001/1的'八0，然后再按比例各加入的 100 111 的 ^013 (0.1 11101/1),400 111 的似2？況14 和 500 111 的 ％？比16 溶液。常溫下，磁力攪拌，形成絮狀溶液；
(3)島狀結(jié)構(gòu)％。？山。？一。三元合金催化劑的制備
將步驟(2)中的絮狀溶液轉(zhuǎn)移至15 01的水熱反應(yīng)釜中，在1801下，反應(yīng)60分鐘，冷卻至室溫，將所得沉淀用超純水洗滌4次，再在真空干燥器中干燥，即得本發(fā)明的一種島狀尺匕。?‘?、三元合金納米催化劑。
[0015]實(shí)施例3
三元合金納米催化劑的制備按下列步驟
(1)溶液的配置
將只2？比16、似2？況14和1--分別配制成0.1 11101/1的溶液，一水檸檬酸和配制成0.22 11101/1的溶液；
(2)絮狀溶液的制備
取4.5 “的0.22 11101/1的一水檸檬酸和4.5 “的0.22 001/1的'八0，然后再按比例各加入的50 111的^013 (0.1001/1),350 111的似2？況14和600 111的只2？似6溶液。常溫下，磁力攪拌，形成絮狀溶液；
(3)島狀結(jié)構(gòu)他⑴?‘?丨12。三元合金催化劑的制備
將步驟(2)中的絮狀溶液轉(zhuǎn)移至15 01的水熱反應(yīng)釜中，在180 I下，反應(yīng)60分鐘，冷卻至室溫，將所得沉淀用超純水洗滌4次，再在真空干燥器中干燥，即得本發(fā)明的一種島狀尺匕。?‘?、。三元合金納米催化劑。
[0016]將實(shí)施例2所得催化劑、進(jìn)行高分辨率透射電子顯微鏡，其結(jié)果如圖1，進(jìn)行元素譜圖測(cè)定如圖2。將實(shí)施例1、2、3所得催化劑在0.51 1(011+11溶液中催化乙醇的循環(huán)伏安曲線如圖3 ；實(shí)施例2所得催化劑和商業(yè)的？七在0.1I 110104+0.1I⑶30?溶液中-0.3 V的條件下的1-七曲線，測(cè)試時(shí)間為600 8。
[0017]從圖1中可以看出島狀結(jié)構(gòu)的七三元合金納米催化劑，顆粒的整體尺寸為34±3.0 11111，而在顆粒的四周均勻分布著亞2納米級(jí)的島狀顆粒，島狀顆粒粒徑為1.77 土0.03 歷。
[0018]圖2.是島狀結(jié)構(gòu)的沾0元素地圖分布譜圖，可以看出詘、？^!和代原子在島狀結(jié)構(gòu)的顆粒中的整體分布情況，分布的比較均勻形成了合金。
[0019]圖3.不同原子比例的島狀結(jié)構(gòu)的他?^!?七三元合金納米催化劑在
0.溶液中催化乙醇的循環(huán)伏安曲線，其中島狀結(jié)構(gòu)的的峰電流值最高，大約為13.2 ―⑽―2。
[0020]圖4.島狀結(jié)構(gòu)的在 0.1 1 110104+0.1 I 0130? 溶液中-0.3 V 的條件下的曲線，測(cè)試時(shí)間為600 8，結(jié)果表明島狀結(jié)構(gòu)的1^109(14(^150的催化劑在6008的峰電流值一直要比？1: 要高，穩(wěn)定性比商業(yè)化的？1: 要好。
【權(quán)利要求】
1.一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑,其特征在于:由Rh、Pd和Pt原子按一定比例組成RhxPdyPtz納米級(jí)三元金屬合金具有島狀結(jié)構(gòu),其中x=10, y=30_70, z=60_120。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑，其特征在于:所述合金顆粒的整體尺寸為34±3.0 nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑,其特征在于:合金中Rh、Pd、Pt原子比x=10, y=40, z=50構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)的三元金屬納米合金Rhl0Pd40Pt50對(duì)乙醇催化性能最好。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑，其特征在于:合金顆粒的四周均勻的分布著亞2納米級(jí)的島狀小顆粒，小顆粒的粒徑為1.77±0.03nm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種RhPdPt三元金屬納米合金催化劑的制備方法,其特征在于:包括如下步驟: (1)溶液的配置 將％?比16、Na2PdCl4和RhCl3分別配制成0.05 - 0.2 mol/L的溶液，一水檸檬酸和CTAC配制成0.1 -0.5 mol/L的溶液； (2)絮狀溶液的制備 取4.5 ml的0.22 mol/L的一水檸檬酸和4.5 ml的0.22 mol/L的CTAC，然后再按比例各加入的 50 ul-100 ul 的 RhC13、300 ul-400 ul 的 Na2PdC14 和 500 ul-600 ul 的H2PtC16溶液，常溫下，攪拌，形成絮狀溶液； (3)島狀結(jié)構(gòu)RhPdPt三元合金催化劑的制備 將步驟(2)中的絮狀溶液轉(zhuǎn)移至15 ml的水熱反應(yīng)釜中，在180 1:下，反應(yīng)60分鐘左右，冷卻至室溫，將所得沉淀用超純水洗滌，再在真空干燥器中干燥，即得本發(fā)明的一種島狀的RhPdPt三元合金納米催化劑。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK104307513SQ201410631654
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】黃大兵, 袁強(qiáng) 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)