[发明专利]一种纳米片状偏钨酸铵、CNT支撑的纳米片状氧化钨载钯复合材料及其应用

说明书

一种纳米片状偏钨酸铵、CNT支撑的纳米片状氧化钨载钯复合材料及其应用，该纳米片状偏钨酸铵的制备方法包括：先配制质量分数为3～16wt％的硝酸铁水溶液，再加入碳酸铵形成絮状体混合溶液，搅拌均匀后再加入偏钨酸铵，继续搅拌至偏钨酸铵完全溶解后将得到的絮状体混合溶液移入培养皿中进行静置自组装培养直至干燥，得到纳米片状偏钨酸铵。将纳米片状偏钨酸铵经气固反应还原碳化，得到CNT支撑的纳米片状WC复合材料，然后利用该复合材料中被还原的金属铁去置换含钯的溶液中的钯得到载钯的复合材料，再通过氧化煅烧即得到CNT支撑的纳米片状氧化钨载钯复合材料。本发明提供了所述CNT支撑的纳米片状氧化钨载钯复合材料作为催化剂在乙醇燃料电池中的应用。

(一)技术领域

本发明涉及一种纳米片状偏钨酸铵、CNT支撑纳米片状氧化钨载钯复合材料以及该复合材料的应用。

(二)背景技术

研究表明，氧化钨(WO₂，WO₃)可以作为一种性能优良的非贵金属材料广泛应用在硬质合金领域，还可以作为载体对燃料电池醇电催化氧化表现出良好的热稳定性，而且氧化钨在碱性溶液中具有一定的导电性和抗腐蚀性能。钯和氧化钨之间还存在一定的协调作用。因此，以分散良好的片状氧化钨为催化剂主要成分制备氧化钨-钯复合材料，一方面能够减少Pd用量降低催化剂成本，另一方面还能够增加复合材料的稳定性以及使用周期。然而，由于在氧化钨的制备过程中受到高温步骤影响，其比表面积的增长受到局限，而增加其孔隙和抑制颗粒间团聚是主要可行的研究方向。碳纳米管(CNT)因其具有优越的电子、热力学等特点一直以来都被认为是作为基体的良好材料，在复合材料的制备过程中引入CNT可以有效增加孔隙、增加比表面积抑制颗粒团聚和增加导电性。

本发明涉及一种原位生长的CNT支撑纳米片状氧化钨-Pd复合材料制备方法和应用。在所说的材料中纳米片状可以在一定范围内进行精准控制，CNT在材料制备过程中原位生长扩张，有利于氧化钨的孔隙和比表面积的增加，经过本发明方法制备得到的复合材料高温团聚抑制效果突出，能够很好的应用于催化材料制备及相关应用领域。迄今为止，尚未见有关类似方法制备纳米片状氧化钨的报道。

(三)发明内容

本发明要解决的首要技术问题是提供一种纳米片状偏钨酸铵，这种纳米片状偏钨酸铵大小可控，分散比较均匀，制备过程操作简单，无需使用任何复杂设备，能很好地应用于后续材料的制备。

本发明要解决的第二个技术问题是利用所述的纳米片状偏钨酸铵制备得到CNT支撑的纳米片状氧化钨载钯复合材料。本发明要解决的第三个技术问题是提供CNT支撑的纳米片状氧化钨载钯复合材料作为催化剂在乙醇燃料电池中的应用。

下面对本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案做具体说明。

本发明提供了一种纳米片状偏钨酸铵，其制备方法包括：

先配制质量分数为3～16wt％的硝酸铁水溶液，再按照每毫升硝酸铁水溶液加入0.067～0.133g碳酸铵形成絮状体混合溶液，搅拌均匀后再按照每毫升絮状体混合溶液加入0.089～0.156g偏钨酸铵的比例加入偏钨酸铵，继续搅拌至偏钨酸铵完全溶解后将得到的絮状体混合溶液移入培养皿中进行静置自组装培养,经自然干燥后得到纳米片状偏钨酸铵。本发明利用生成的絮状体颗粒吸附偏钨酸铵分子，从而使大分子颗粒的偏钨酸铵得到分散。

本发明制备的偏钨酸铵片状大小可通过调节所加硝酸铁的浓度来实现。所述的硝酸铁水溶液优选质量分数为4～15wt％，最优选为7.8wt％。每毫升硝酸铁水溶液中加入的碳酸铵的质量优选为0.089～0.111g，最优选为0.095g。每毫升絮状体混合溶液中加入的偏钨酸铵的质量优选为0.111～0.133g，最优选为0.127g。