[发明专利]一种制备纳米金属铂粒的方法

说明书

本发明提供了一种制备纳米金属铂粒的方法，将铂前驱体化合物、络合剂、辅助无机盐类化合物溶于水形成溶液，静置一定时间后再向其中加入还原剂类化合物，反应一定时间，最后再对反应后的体系进行过滤——洗涤——干燥的后续处理得到金属铂粒。本发明的制备方法，可以稳定反应新生成的铂纳米粒子，有效避免生成的铂粒的团聚，制得各向同性性能优异、粒径分布均匀的金属铂粒子。

技术领域

本发明涉及一种粒状贵金属的制备方法，特别涉及一种纳米金属铂粒的制备方法。

背景技术

目前铂贵金属在普遍应用于燃料电池的催化剂等领域，是燃料电池的核心活性材料。化学还原制备催化剂用铂粒是最目前最常用的方法。包括浸渍还原法和多元醇还原法。固相浸渍还原法是首先将铂贵金属前驱体与载体浸渍，干燥研磨后，高温(一般大于200℃)在管式炉中通氢气还原，这种方法能耗高，且贵金属在碳载体上分布不均匀；液相浸渍还原法是首先将贵金属前驱体与碳载体浸渍，然后加入强还原剂室温还原，这种方法虽然简单、快速且无能耗，但是所制备的电催化剂粒径大、且粒径分布不均匀。最常用的多元醇还原法是使用乙二醇等多元醇同时作为溶剂和还原剂，加热(120～160℃)3～8小时，将贵金属前驱体还原为电催化剂，由于多元醇同时起保护剂的作用，这种方法所制备的电催化剂粒径小且分散均匀，其缺点是能耗高，且乙二醇等多元醇在反应过程中本身氧化，不能回收利用，成本高。除此之外，上述这些化学还原法制备的铂颗粒各向异性，粒度大，在使用过程中容易熟化长大，稳定性差。

发明内容

本发明旨在提供一种可制备得到粒径分布均匀、粒径小、具有各向同性性能的呈的纳米级金属铂粒的方法。通过以下方案实现。

一种制备纳米金属铂粒的方法，按以下步骤依序实施：

(Ⅰ)将铂前驱体化合物、络合剂、辅助无机盐类化合物溶于水形成溶液，保持溶液的pH值为3～8，于10～40℃静置24～72小时；铂前驱体化合物选自氯铂酸、氯亚铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯亚铂酸钾、或氯亚铂酸钠中的一种或多种，络合剂选自甲醛、乙醛、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种或多种，辅助无机盐类化合物先选自碱金属的硝酸、碱金属的卤化物中的一种或多种；

(Ⅱ)向经第Ⅰ步静置后的溶液中加入还原剂类化合物，于20～50℃反应30～180分钟；所述还原剂类化合物所述还原剂类化合物选自抗坏血酸、甲酸、乙酸、碱金属的甲酸盐、碱金属的乙酸盐、乙醛、碱金属的乙醛化合物中的一种或多种。

为可获得纯度高的成品，对第Ⅱ步反应后的溶液进行包括过滤——洗涤——干燥的后续处理，该步可采用现有技术的相同方法，洗涤至呈中性时再进行干燥处理。

所述第Ⅰ步中，铂前驱体化合物的铂与络合剂的摩尔比为1:(1～20)，反应更完全。

所述第Ⅰ步中，铂前驱体化合物的铂与辅助无机盐类化合物的摩尔比为1:(5～30)，可在后续的还原反应时，有效防止粒状团聚。

所述第Ⅱ步中，按照还原剂类化合物与所述铂前驱体化合物的铂的摩尔比为(10～50):1用量加入还原剂类化合物，反应更完全。

所述第Ⅱ步中，加入还原剂类化合物的摩尔浓度为0.001～0.05mol/L时，还原铂的反应更缓和，有利于粒子不团聚。

与现有制备贵金属铂粒的方法相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的制备方法由于在第Ⅰ步中增加辅助无机盐类化合物，可以稳定反应新生成的铂纳米粒子，有效避免生成的铂粒的团聚，可以提高铂的利用率。

2、由于本发明的制备方法中采用的是两步法，即还原剂是在第Ⅰ步溶液静置一定时间后再加入，可制得各向同性性能优异、粒径分布均匀的金属铂粒子，平均粒径为1.0～2.5nm，而现有一步方法制备的铂粒呈树杈状，平均粒径约为3.0～7.0纳米，各向异性。

3、本制备方法条件温和，在批量化制备时，工艺易控制，能耗更低。