[发明专利]NiCu薄膜负载纳米Pt电氧化乙醇复合催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电催化用催化剂技术领域，是小分子燃料电池的研究领域，具体是一种NiCu薄膜负载纳米Pt电氧化乙醇复合催化剂的制备方法。

背景技术

乙醇是一种可再生能源，在有机小分子燃料电池中具有理想的应用前景，已有直接乙醇燃料电池(DEFC)问世。在直接乙醇燃料电池中，催化剂是一个重要的影响因素，目前主要使用的催化剂是贵金属催化剂，贵金属催化剂如铂基催化剂用于乙醇电氧化过程中，易产生CO中间产物使铂基催化剂中毒，活性大大降低；同时贵金属的价格高，不利于工业推广使用。多元复合催化剂由于其金属之间接触会引发界面电子结构的变化，进而电催化活性有所提高。另外，不曾有使用电化学沉积法与化学还原法结合的方法制备电氧化乙醇的复合催化剂，不同的制备方法会使复合催化剂的比表面积、表面化学性质产生较大的差异，影响催化剂的催化活性。

申请号为201610025501.4的中国专利公开了“一种Pt/Cu-Ni催化剂的制备方法及其催化氧化醇类的方法及应用”，该专利使用两次电化学沉积法制备了Pt/NiCu复合催化剂，其首先采用电化学沉积法，在ITO工作电极表面沉积出Cu-Ni双金属合金，并清洗电极；之后以沉积有Cu-Ni双金属合金的ITO导电玻璃为工作电极，再次采用电化学沉积法，得到沉积有Pt/Cu-Ni产物的工作电极，之后将工作电极洗涤、干燥、收集表面的产物，得到Pt/Cu-Ni复合催化剂，该专利中负载Pt时需要使用电化学沉积法负载Pt，需额外消耗电化学能且需要电解槽等其他装置，操作过程较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种NiCu薄膜负载纳米Pt电氧化乙醇复合催化剂的制备方法，本法将恒电位电化学共沉积法和化学还原法结合制备复合催化剂，使用贵金属铂的量可控，制备的复合催化剂相比于Pt/Ni或Pt/Cu双元催化剂其电氧化乙醇活性高，负载Pt时操作简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种NiCu薄膜负载纳米Pt电氧化乙醇复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将铜盐和镍盐以摩尔比为0.01～11：1溶于水中，采用恒电位电化学共沉积法制备NiCu双金属薄膜；

2)在NiCu双金属薄膜上滴加1～10g/L的氯铂酸溶液0.05～0.21ml，再滴加0.005～0.5mol/L的还原剂和0.01～0.5mol/L的稳定剂的混合碱性溶液0.01～15ml，通过化学还原法在NiCu双金属薄膜上负载Pt贵金属，制得NiCu薄膜负载纳米Pt电氧化乙醇复合催化剂。

具体地，所述步骤1)中的铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜或醋酸铜中的一种；镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍和醋酸镍中的一种。

进一步地，所述步骤1)中恒电位化学共沉积法中电解液为铜盐和镍盐的混合水溶液，阴极为导电玻璃或钛片，阳极为铂电极，沉积电位为-0.5～-1.3V，电沉积时间为300～1200s。

优选地，所述铜盐和镍盐的摩尔比为0.2～1：1；沉积电位为-0.6～-0.9V，电沉积时间为300～600s。

具体地，所述步骤2)中还原剂为NaBH₄、KBH₄或水合肼中的一种；稳定剂为NaOH或KOH。

进一步地，所述步骤2)中还原剂与稳定剂的摩尔比为0.5～1：1。

进一步地，铜盐：镍盐：氯铂酸的摩尔比为0.01～11：1：1.2×10^-6。

最优选地，本发明采用铜盐和镍盐以摩尔比为0.5：1溶于水中形成的混合溶液作为电解液，以导电玻璃为阴极，铂电极为阳极，在沉积电位为-0.6V下，电沉积时间为600s，通过恒电位电化学共沉积法在导电玻璃上共沉积NiCu双金属薄膜；在NiCu双金属薄膜上滴加10g/L的氯铂酸溶液0.05ml，再滴加0.05ml的0.02mol/L的硼氢化钠和0.05mol/L的氢氧化钠混合碱性溶液，通过化学还原法在NiCu双金属薄膜上负载Pt贵金属，制得NiCu薄膜负载纳米Pt电氧化乙醇复合催化剂。