[发明专利]一种钯银双金属复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钯银双金属复合材料，包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。本申请还提供了上述钯银双金属复合材料的制备方法，包括：将银纳米晶体、还原剂、刻蚀剂、表面保护剂、溶剂与钯源化合物混合后反应，得到钯银双金属复合材料。本申请提供的合成方法制备了一种核壳结构的纳米晶体，分散的钯原子生长在银纳米晶体的表面，有效弱化了钯氢键的强度，有利于氢的脱附，同时复合材料内部选用低成本的银纳米颗粒，且钯的活性点都分布在银纳米晶体表面，使钯银双金属复合材料作为催化剂活性较高，且成本较低。

技术领域

本发明涉及金属催化剂技术领域，尤其涉及一种钯银双金属复合材料及其制备方法。

背景技术

催化剂是化学反应中最常见的物质之一。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银以及钌等，其中尤以铂、铑和钯应用最广。上述贵金属的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，因而成为最重要的催化剂材料。其中，基于纳米材料的钯基催化体系在近些年来得到了快速的发展，尤其是将其用于各种新能源的开发和应用领域。

贵金属钯和氢原子有较强的相互作用，因此它是与氢有关催化应用中的一种广泛使用的催化剂。在一些催化反应中，涉及到氢原子到分子氢的过程，钯表面吸附氢将通过脱附这一步离开钯表面。在这种情况下，太强的钯-氢键会成为催化反应中的限速步骤。例如，电化学析氢反应在可持续氢能源利用中扮演重要的角色，但是吸附的氢原子从钯表面难以进行电化学脱附，使得钯在电化学析氢反应中的活性比贵金属铂低30～50倍。

贵金属钯价格较为昂贵，而贵金属银的价格仅为钯的1/43，在催化剂的设计中用银取代钯，能够较大的降低催化剂的成本。因此，设计降低贵金属催化剂成本，同时改进吸附氢从催化剂上的脱落过程是目前科研工作者的一个攻克难关。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种钯银双金属复合材料，本申请提供的钯银双金属复合材料作为催化剂成本较低，且有利于氢的脱附。

有鉴于此，本申请提供了一种钯银双金属复合材料，包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。

优选的，所述银纳米晶体包括银纳米立方体、银纳米八面体和银纳米球中的一种或多种。

优选的，所述钯银双金属复合材料的尺寸为30～80nm。

优选的，所述银纳米晶体的尺寸为30～80nm。

本申请还提供了上述方案所述的钯银双金属复合材料的制备方法，包括：

将银纳米晶体、还原剂、刻蚀剂、表面保护剂、溶剂与钯源化合物混合后反应，得到钯银双金属复合材料。

优选的，所述还原剂为抗坏血酸、柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇中的一种或多种。

优选的，所述刻蚀剂为盐酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一种或多种；所述刻蚀剂的浓度为1～2mol/L。

优选的，所述表面保护剂为油胺、十八胺、十六胺和正丁胺中的一种或多种。

优选的，所述钯源化合物选自氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠、氯亚钯酸铵、氯化钯、硫酸钯和乙酰丙酮钯的一种或多种；所述溶剂为水和乙二醇中的一种或两种；所述银纳米晶体包括银纳米立方体、银纳米八面体和银纳米球中的一种或多种。

优选的，所述反应的温度为30～150℃，所述反应的时间为5～120min。