[发明专利]一种通用的贵金属基金属间化合物的液相制备方法

说明书

本发明公开了一种通用的贵金属基金属间化合物的液相制备方法。所述的贵金属基金属间化合物由一种贵金属及一种非贵金属组成，贵金属包括铂和钯，非贵金属包括铋和铅。所述制备方法为：将金属卤化物作为前驱体与还原剂及反应溶剂混合，在油浴中加热至一定温度后保温一段时间，将产物冷却后离心洗涤，即可得到形貌均一，粒径小且尺寸分布范围较小的贵金属基金属间化合物纳米晶。其中，金属卤化物是形成金属间化合物的关键。该方法制得的贵金属基金属间化合物不仅制备方法简单，且其在醇类燃料电池的电催化反应中具有较高的活性和稳定性。

技术领域

本发明属于直接醇类燃料电池领域，是关于阳极催化反应用的贵金属基金属间化合物电催化剂的液相制备方法。

背景技术

直接醇类燃料电池是一种受到广泛关注的新能源技术，是最接近商业化应用的燃料电池。贵金属基电催化剂是直接醇类燃料电池阳极氧化反应中应用广泛的一类电催化剂。但是由于贵金属价格昂贵且其使用寿命比较短，导致目前直接醇类燃料电池无法大规模商用。因此，研发低成本、高活性、高稳定性的贵金属基电催化剂是解决该问题的关键。

为了提高贵金属基催化剂的催化效率并降低催化剂成本，通常将非贵金属引入贵金属纳米晶体中以形成合金。然而，由于合金中的原子随机分布，其稳定性较差。在酸性或碱性条件下长期循环后，非贵金属原子易从固溶体纳米晶体中溶出，从而降低其催化性能。制备金属间化合物是提高贵金属基催化剂活性及稳定性的有效策略。金属间化合物具有确定的化学计量比和有序的原子排布，这赋予它们与无序合金不同的理化性质。金属间化合物纳米晶的有序结构有助于对催化剂的几何和电子结构进行预测及调控，以优化其催化性能。

目前获得金属间纳米晶体的常规方法涉及高温退火处理。然而高温处理不可避免的会造成颗粒的团聚、熟化以及烧结等现象，导致无法精确控制材料的尺寸、形貌，致使活性位点锐减，影响催化剂性能；此外，难以通过形貌与表面性质调控进一步优化材料的催化性质。

通过液相法合成贵金属基金属间化合物纳米晶可以避免高温退火的弊端。溶剂分子和封端剂可以降低表面自由能并为无序转变提供更大的驱动力，因此与高温退火相比，其反应温度要低得多。由于不同金属前体的还原电势存在差异，因此通过控制还原动力学和原子扩散/交换速率对成核和随后的晶种生长进行精细控制对于成功制备金属间纳米晶体至关重要。通过将金属前体与某些配体(例如胺类)络合可以减慢金属前驱体的还原速率。然而，考虑到成核和生长过程的复杂性，所使用的溶剂、封端剂等试剂因金属间纳米晶体的种类不同而不同。因此发展通用的合成金属间纳米晶体仍然存在挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述困难及不足，提供一种通用的贵金属基金属间化合物的液相制备方法。本发明工艺简单，反应温度较低，生产周期短，成本低，产物均匀性好，一步合成贵金属基金属间化合物纳米晶。

本发明的目的是提供一种通用的贵金属基金属间化合物的液相制备方法。

本发明的上述目的由以下技术方案实现：

一种通用的贵金属基金属间化合物的液相制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将贵金属卤化物、非贵金属卤化物与还原剂及溶剂混合；

步骤(2)：将(1)中的混合物置于油浴中，升温至一定温度后保温一段时间，将产物取出后冷却至室温，多次离心洗涤后分散至甲苯中。

进一步地，步骤(1)中，所述的贵金属卤化物为PtBr₂、PdBr₂、PtCl₂和PdCl₂中的一种，所述的非贵金属卤化物为BiBr₃、PbBr₂、BiCl₃和PbCl₂中的一种。