[发明专利]一种纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种纳米多孔结构的Pd‑Sn复合材料制备方法，原始合金条带中Sn的原子百分比含量为2％‑14％，Pd的原子百分比含量为1‑13％，Al的原子百分比含量为85％。将Al_‑Pd‑Sn非晶合金条带与氢氧化钠水溶液一同置于密闭容器中进行水热反应脱合金，将反应结束后制得的样品用去离子水和无水乙醇反复冲洗，置于室温下干燥，即可得到所需复合材料。该方法制得的复合材料具有比表面积大和电催化活性高的优点。实施费用低、操作简便，高效经济。本发明还公开了所述材料对甲醇的电催化性能方面的应用，相对现今的常用的商用钯碳催化剂，无论是在电催化性能方面，还是抗毒化能力方面，都展现出了极大的优势，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电化学新能源新材料技术领域，尤其涉及一种纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料制备方法和甲醇催化性能应用。

背景技术

随着全球经济的飞速发展，人类赖以生存的化石能源(例如石油、煤炭、天然气等)出现了严重的危机，过去几十年来，全球的能源、环境危机和挑战是所有国家的主要关注的问题。现如今，我国是世界上第二能源消耗大国，但我国的人均能源占有量远远低于世界平均水平，所以在资源如此紧缺的情况下，对于处在经济转型时期的中国而言，对于能源的需求亟不可待，因此开发利用新能源迫在眉睫。

Pd-Sn复合催化剂中的Sn一方面可以吸附氢氧根离子，促进碱性环境下由钯催化有机分子产生的中间产物，从而暴露出钯的活性位点，减少催化剂中毒，提高催化效率，另一方面会与贵金属Pd之间产生电子效应，改变Pd的电学性能，提高催化活性。

目前，现有技术中已经合成了许多的二元复合催化剂，催化性能也有了一定的提高，但是催化剂的活性和稳定性仍需要很大的提高。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料制备方法和甲醇催化性能应用。以Al-Pd-Sn原始非晶合金条带为原料，氢氧化钠水溶液为腐蚀溶液，在一定的温度下，通过化学脱合金方法制备出具有均匀的纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料，该方法成本低，操作简单，易于控制，具有很好的可行性。所得的Pd-Sn复合材料对甲醇具有较好的电催化性能。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料，用铝-锡-钯非晶合金条带通过化学脱合金法制得包含有锡和钯的具有多孔形貌的复合材料，所述的多孔形貌呈现出均匀连续的韧带-孔洞结构，孔隙直径为25nm-150nm，韧带宽度为30nm-60nm。

上述纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料的制备，包括以下步骤：

步骤一、按照Sn的原子百分比含量为2％-14％，Pd的原子百分比含量为1-13％，Al的原子百分比含量为85％，制备出厚度为10μm-30μm的Al-Pd-Sn非晶合金条带；

步骤二、将步骤一制得的Al-Pd-Sn非晶合金条带，裁剪成宽度为15mm-25mm，长度为2cm-3cm的合金样条，备用；

步骤三、将合金样条与摩尔浓度为1-5摩尔/升的氢氧化钠水溶液一同置于密闭容器中进行水热反应，反应温度为40-60℃，反应时间为24-48h；

步骤四、将步骤三水热反应结束后的样条用去离子水和无水乙醇反复清洗，然后置于室温下进行干燥，即得到具有纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料。

进一步讲，本发明的纳米多孔结构的Pd-Sn复合材料的制备方法中的优选方案是：

(1)步骤一中，Pd的原子百分比含量为1％，Sn的原子百分比含量为14％，Al的原子百分含量为85％；步骤三中，氢氧化钠水溶液的摩尔浓度是1摩尔/升，反应温度为60℃，反应时间为48h。