[发明专利]一种利用化学镀-置换制备Pd-Co-P复合膜的方法

说明书

本发明的一种利用化学镀‑置换制备Pd‑Co‑P复合膜的方法，包括以下步骤：首先以1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯(BMIMCl)、含钴离子液体[BMIM]CoCl₃、以及次磷酸钠NaH₂PO₂作为化学镀原料，少量的二甲基海因作为助溶剂，保持一定温度和搅拌速度，在石墨板上进行化学镀，把所得化学镀件放入含钯离子液体Ch₂PdCl₄的置换液中，在搅拌作用和一定温度下，浸泡得到Pd‑Co‑P复合膜，该方法所得复合膜呈现3D网络架构，具有更高的电催化活性和耐久性，且工序条件要求低，是一种较有发展前途的复合膜催化剂制备工艺。

技术领域

本发明涉及一种利用化学镀-置换制备Pd-Co-P复合膜的方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

目前广泛研究与应用的燃料电池催化剂主要是以Pt作为活性组分或主要活性组分的催化剂。但Pt价格昂贵，抗中毒能力较差，给燃料电池的快速发展和推广设置了障碍。因此，探索和开发新型非Pt催化剂对推动燃料电池的商业化进程具有十分重要的意义。Pd是替代Pt的较好选择，Pd在催化过程中抗中毒能力较好，且价格仅为Pt的一半，在燃料电池领域具有良好的应用前景。如何进一步提高Pd的催化性能是Pd能替换Pt催化剂的关键。人们通常采用向纯Pd中引入其他金属或非金属的方法对其改性。目前研究的热点添加非贵金属元素是Co、Ni等，在室温下用双Pd-Co合金催化剂其氧还原催化活性在相同条件下与多晶Pt十分接近，并具有较好的抗甲醇毒化的能力。一些非金属的掺杂也能够促进Pd的催化性能。如P的加入可提高Pd催化剂对甲酸氧化的电催化活性及稳定性。将这些元素复合地添加到Pd中，有望获得更好的催化性能。但由于制备困难，关于在Pd中进行三元或三元以上复合膜的报道还很少。

本发明在离子液体中利用化学镀-置换法制备了Pd-Co-P复合膜，所制得的复合膜具有很高的机械强度、导电性以及良好的催化活性，且工序简单环保，是一种较有发展前途的多元Pd基复合膜制备方法。

发明内容

基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种离子液体中制备Pd-Co-P复合膜方法。该方法的目的在于通过化学镀-置换法实现向Pd中添加非贵金属Co和非金属P，形成具有良好催化性能和使用价值的Pd-Co-P复合膜，同时提供一种工艺简单的生产方法。

本发明提出的一种利用化学镀-置换制备Pd-Co-P复合膜的方法，在化学镀槽中，加入离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯(BMIMCl)、含钴离子液体[BMIM]CoCl₃、次磷酸钠NaH₂PO₂以及二甲基海因(DMH)作为化学镀液，超声波分散搅拌，在石墨板上进行化学镀，得Co-P合金镀件；在置换反应容器中加入氯化胆碱和尿素(摩尔比1:2)的无水低溶点混合溶剂、含钯离子液体Ch₂PdCl₄作为置换液，把Co-P合金镀件放入置换液中浸泡一段时间，制得Pd-Co-P复合膜。

优选地，Co-P化学镀液按质量体积比计的组分组成：含钴离子液体[BMIM]CoCl₃为6～30g/L、次磷酸钠NaH₂PO₂为1.5-6g/L、二甲基海因(DMH)为0～5g/L。化学镀液温度为70-100℃，搅拌速度为200-400转每分钟，化学镀时间20-40分钟。

优选地，置换液中含钯离子液体Ch₂PdCl₄为3～8g/L，合金镀件在置换液中浸泡3-8h，温度保持80～100℃，搅拌速度控制在150rm。

一种利用化学镀-置换制备Pd-Co-P复合膜的方法，其具体步骤如下：