[发明专利]一种碳负载钯镍二元合金纳米催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种碳负载钯镍二元合金纳米催化剂及其制备方法与应用，该制备方法首先以多元醇为还原剂，油胺为保护剂，通过液相共还原的方法制备得到钯镍二元合金纳米颗粒；再将该钯镍二元合金纳米颗粒的分散液加入到多孔碳的分散液中，通过超声分散、搅拌得到碳负载钯镍二元合金纳米复合物；之后通过酸处理去除碳负载钯镍二元合金纳米复合物表面上的油胺以使其活性位点充分暴露，最终得到具有高催化活性的碳负载钯镍二元合金纳米催化剂。通过本发明提供的该制备方法制备碳负载钯镍二元合金纳米催化剂，其合成过程简单，并且该催化剂在乙醇的电催化氧化反应中具有优异的催化活性和稳定性，展现出了良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种碳负载钯镍二元合金纳米催化剂及其制备方法与应用，属于直接乙醇燃料电池技术领域。

背景技术

石油和煤炭资源的不断开采和利用带来了温室效应、大气污染等一系列环境问题，激发了人们对于清洁能源、能量转换与储存等领域的研究兴趣。燃料电池是一种清洁的能源也是一种新型发电方法，与其它热机相比具有转换能量的效率高、排放产物的无污染等优点，发展燃料电池技术是解决能源和环境问题的重要的途径之一。其中，直接乙醇燃料电池(DEFC)由于具有能量密度高、便于储存和运输、燃料来源广泛等特点而受到广泛研究。直接乙醇燃料电池的阳极催化剂的催化活性和稳定性的提高是其发展的关键，设计和制备高效的阳极催化剂对其商业化应用具有重要意义。

贵金属Pt、Pd等作为乙醇电催化氧化反应催化剂，具有催化效率高的优势，但由于资源稀缺、价格昂贵限制了其广泛的应用。向贵金属中掺杂一些价格相对低廉的非贵金属材料不但可降低催化剂成本，而且可进一步提高催化剂活性，从而获得在乙醇的电催化氧化反应中具有高催化活性、高稳定性、价格相对低廉的新型催化剂。

因此，提供一种碳负载钯镍二元合金纳米催化剂及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种碳负载钯镍二元合金纳米催化剂的制备方法。

本发明的另一目的还在于提供由上述碳负载钯镍二元合金纳米催化剂的制备方法制备得到的碳负载钯镍二元合金纳米催化剂。

本发明的又一目的还在于提供上述碳负载钯镍二元合金纳米催化剂于乙醇电催化氧化反应中的应用。

为达到上述目的，一方面，本发明提供一种碳负载钯镍二元合金纳米催化剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：

1)将钯盐和镍盐溶解于油胺中，再加入多元醇混合均匀后进行反应；待反应自然冷却至室温后，取出反应液并加入极性溶剂进行离心分离，倾去上层清液后，得到钯镍二元合金纳米颗粒；

2)向步骤1)所得钯镍二元合金纳米颗粒中加入非极性溶剂将沉淀超声分散均匀后，再加入极性溶剂离心分离，重复此洗涤过程；洗涤结束后，去除上清液，将得到的沉淀加入到非极性溶剂中，超声分散后，得到钯镍二元合金纳米颗粒的分散液；

3)将多孔碳加入到非极性溶剂中，配制成多孔碳的分散液；再将步骤2)得到的钯镍二元合金纳米颗粒的分散液滴入多孔碳的分散液中，得到的混合液经过超声分散、搅拌，之后加入乙醇进行离心分离，并用乙醇重复离心洗涤沉淀；最后对所得沉淀进行真空干燥，得到碳负载钯镍二元合金纳米复合物；

4)将步骤3)得到的碳负载钯镍二元合金纳米复合物分散到乙酸水溶液中得到混合液，对该混合液进行搅拌，再用去离子水离心洗涤至溶液呈中性，以去除纳米颗粒表面的油胺，离心后保留沉淀再对该沉淀进行真空干燥，得到所述碳负载钯镍二元合金纳米催化剂。

根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤1)中，所述反应为25-200℃反应0.5-72h。其中，在本发明具体实施方式中，所述反应可以在聚四氟乙烯反应釜中进行。