[发明专利]一种镍掺杂的碳化钼/钯复合材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种镍掺杂的碳化钼/钯复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料以镍掺杂的碳化钼作为基体，钯均匀分布于基体表面，其中钯含量为5～20wt％，其通过如下步骤制备：(1)将七钼酸铵和硫酸镍混合水溶液进行结晶共混培养，所得沉淀物经干燥、煅烧得到镍掺杂的氧化钼；将氧化钼在CO气氛下进行还原碳化，碳化完成后降温得到碳化钼/镍复合材料；(2)将碳化钼/镍复合材料投入含钯化合物溶液中进行置换反应，得到镍掺杂的碳化钼/钯复合材料。本发明提供了所述镍掺杂的碳化钼/钯复合材料作为电催化剂在乙醇燃料电池阳极反应中的应用。本发明复合材料催化活性高、热稳定好、抗中毒能力明显增强，且制备成本低，操作简单方便。

(一)技术领域

本发明涉及一种镍掺杂的碳化钼/钯复合材料(Ni-Mo₂C/Pd)及其制备和应用，尤其是作为电催化剂在乙醇燃料电池阳极反应中的应用。

(二)背景技术

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。碳化钼(Mo₂C)是一种金属碳化物，文献报道指出，Mo₂C在某些反应中具有类Pt的催化活性。Mo₂C具有较高熔点和硬度、良好热稳定性、机械稳定性和很好抗腐蚀性等特点。然而，由于Mo₂C制备中存在高温碳化步骤，减小其颗粒尺寸和抑制颗粒间团聚显得较为困难。

钯(Pd)作为众多重要领域(有机合成、燃料电池、有机电合成等)中广泛应用的催化剂，一直以来都备受关注。但与其它催化剂类似，纳米化(颗粒粒径降至纳米级别)以后的颗粒有着诸如团聚、稳定性不佳等诸多问题。因此，如何进一步提高Pd催化剂的性能、利用效率和使用寿命是该系列催化剂发展的关键问题。

结合材料复合理念，通过镍掺杂来改变Mo₂C的晶体结构和性质，减小颗粒的尺寸，降低其在高温碳化过程中的团聚，同时使得载钯过程简化，能够更加便捷地整合两种材料的性质，并互相补充各自的不足，从而进一步增加性能体现。Mo₂C和Pd材料的复合有望使得两者能够最大化发挥各自的优良性能，进一步增强协同作用。

(三)发明内容

本发明的第一个发明目的是提供一种具有高催化活性、稳定性和抗中毒能力的镍掺杂的碳化钼/钯复合材料(Ni-Mo₂C/Pd)。

本发明的第二个发明目的是提供一种镍掺杂的碳化钼/钯复合材料(Ni-Mo₂C/Pd)的制备方法，操作简单方便，制备成本低。

本发明第三个发明目的是提供所述镍掺杂的碳化钼/钯复合材料(Ni-Mo₂C/Pd)作为电催化剂在乙醇燃料电池阳极反应中的应用。

下面对本发明的技术方案做具体说明。

一方面，本发明提供了一种镍掺杂的碳化钼/钯复合材料(Ni-Mo₂C/Pd)，其以镍掺杂的碳化钼作为基体，钯均匀分布于基体表面，所述镍掺杂的碳化钼/钯复合材料中钯含量为5～20wt％；

所述镍掺杂的碳化钼/钯复合材料通过如下步骤制备：

(1)将七钼酸铵和硫酸镍混合水溶液进行结晶共混培养使晶体析出，所得沉淀物经干燥、煅烧得到镍掺杂的氧化钼；将得到的氧化钼在一氧化碳气氛下采用程序升温-气固反应法进行还原碳化，碳化完成后降温得到碳化钼/镍复合材料(Ni-Mo₂C)；所述混合水溶液中七钼酸铵和硫酸镍的质量比为5：0.5～3；

(2)将碳化钼/镍复合材料(Ni-Mo₂C)投入含钯化合物溶液中进行置换反应，得到镍掺杂的碳化钼/钯复合材料(Ni-Mo₂C/Pd)。