[发明专利]单一银钯合金纳米线电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了单一银钯合金纳米线电极及其制备方法和应用，本发明通过先制备单一银纳米电极，再通过电流置换反应成功制备单一银钯合金纳米线电极，与现有技术相比，本发明不需要合成纳米线材料，从而避免合成的纳米线出现形貌不规则，导电性差，纵横比低等问题，同时也不需要模板来指导纳米线的生长。而且，本发明制备的单一银钯合金纳米线电极用于催化甲醇，可以从单根纳米线的角度考察其催化性能，这是其它大部分方法所不具有的，并且本发明制备的单一银钯合金纳米线电极产生的电流密度高。另外，本发明制备的单一银钯合金纳米线电极对甲醇具有优异的催化性能，长期稳定性，以及催化稳定性和去除一氧化碳能力。

技术领域

本发明属于纳米电极制备领域，具体涉及单一银钯合金纳米线电极及其制备方法和应用。

背景技术

作为未来最有前景的清洁能源之一，直接甲醇燃料电池在过去的几十年里由于其高能量密度，容易储存，工作温度低，环境污染小等优点而广受关注。但由于甲醇的电化学活性比氢至少低3个数量级，因而直接甲醇燃料电池需要解决的关键技术之一是寻求高效的甲醇阳极电催化氧化的电催化剂，提高甲醇阳极氧化的速度，减少阳极的极化损失。

尽管铂基催化剂被认为是最有效的甲醇催化剂，但是以铂作为阳极电催化剂时，催化剂表面很容易吸附甲醇氧化过程中产生的一氧化碳中间体，从而导致催化剂中毒。并且铂基催化剂的使用成本高，使得其在大规模商业化生产上面临巨大的挑战。因此需要研发一种更好的催化剂来代替铂基催化剂。

许多研究表明，钯基催化剂在碱性介质中催化甲醇具有不错的效果。然而，广泛使用钯基催化剂对直接催化甲醇具有相对较低的催化性能和较差的耐久性。

另外，金属一维纳米结构由于其特殊的电化学，热学，光学性能在电子器件制造方面占据重要的角色。其中，银纳米线备受关注，被广泛应用于太阳能电池，柔性光电子，电催化，以及表面增强拉曼散射等领域。

目前银纳米线的合成方法有水热合成法，湿化学合成法，多元醇还原法等。尽管这些方法取得了很大的成功，但是制得的银纳米线大多形貌不规则，导电性差，纵横比低，而且在合成过程中总是需要模板来指导银纳米线的生长，并且不能从单根纳米线的角度考察其催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供单一银钯合金纳米线电极的制备方法，先制备单一银纳米电极，再通过电流置换反应成功制备单一银钯合金纳米线电极。

本发明还有一个目的在于提供单一银钯合金纳米线电极。

本发明最后一个目的在于提供单一银钯合金纳米线电极在碱性介质中对甲醇的催化的应用。

本发明具体技术方案如下：

单一银钯合金纳米线电极的制备方法，包括以下步骤：

1)制备银纳米线电极；

2)将步骤1)制备的银纳米线电极在硝酸钯溶液中浸泡，得到单一银钯合金纳米线电极。

步骤1)制备银纳米线电极包括以下步骤：

1-1)将银丝塞入铝硅酸盐毛细管中，并使用环氧树脂胶将毛细管一端封住；

1-2)等环氧树脂胶完全干燥以后，使用激光拉制仪将步骤1-1)处理后的毛细管拉制成两根尖端是纳米级的探针；

1-3)利用银导电胶将钨丝与银丝相连；

1-4)尖端用金相砂纸进行打磨抛光，得到纳米盘电极。

1-5)将步骤1-4)得到的纳米盘电极用HF溶液刻蚀，得到银纳米线电极。

进一步的，步骤1-1)中，所述银丝直径25μm，长度为2～3cm；所述铝硅酸盐毛细管外径1.0mm；内径0.64mm。