[发明专利]一种Pt-Ni合金及其制备方法和应用

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种Pt‑Ni合金及其制备方法和应用。本发明提供的Pt‑Ni合金，包括Pt和Ni，所述Pt和Ni的摩尔比为0.5～3:1。本发明向Pt催化剂中掺杂Ni，形成Pt‑Ni合金晶格常数变小，衍射角向大角度偏移，形成Pt‑Ni合金暴露出高指数晶面；同时限定Pt和Ni的摩尔比为0.5～3:1，使Pt‑Ni合金具有较高的催化活性；并且将Pt‑Ni合金用于乙醇燃料电池时能够显著提高燃料电池的循环稳定性。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种Pt-Ni合金及其制备方法和应用。

背景技术

当今社会，石油、煤炭、天然气等化石能源仍然是能源主体，但它们正面临着即将枯竭的迫切形势，我们既要寻找新能源来代替目前的能源主体，又要发展更加合理、清洁和高效的方法来利用目前的能源主体。燃料电池作为未来氢能经济的关键支持技术之一，是一种可以直接将燃料中的化学能转化成电能的清洁能源，尤其是乙醇燃料电池因其具有燃料易得、绿色高效等优点，受到广泛的关注。

燃料电池在发展过程中由于受到催化剂的影响在推广上受到很大阻碍。目前乙醇燃料电池中催化剂的活性成分主要为Pt等贵金属，但是Pt等贵金属催化剂存在催化性能低的问题。目前研究人员主要采用两种策略提高催化剂的催化性能：一方面，将Pt与其它过渡金属如Fe，Co的复合，通过Pt与其他金属复合形成均匀分布的合金或是核壳结构均能通过电子转移Pt金属的表面电子结构，提高Pt本身的催化活性；另一方面，合成具有高密度低配位原子数的催化剂。

但是现有的催化剂的催化性能仍有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种Pt-Ni合金及其制备方法和应用，本发明提供的Pt-Ni合金对乙醇具有较高的稳定性和催化活性，将Pt-Ni合金用于乙醇燃料电池中能够提高燃料电池的循环稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种Pt-Ni合金，包括Pt和Ni，所述Pt和Ni的摩尔比为0.5～3:1。

优选的，所述Pt和Ni的摩尔比为1～2:1。

优选的，所述合金的粒径为38～50nm。

本发明还提供了上述技术方案所述Pt-Ni合金的制备方法，包括以下步骤：

将水溶性铂源、水溶性镍源、还原剂和水混合，得到反应液；所述水溶性铂源中铂和水溶性镍源中镍的摩尔比为0.5～3:1；

将所述反应液进行水热反应，得到所述Pt-Ni合金。

优选的，所述水溶性铂源包括六水氯铂酸或氯铂酸水溶液；

所述水溶性镍源包括氯化镍或硫酸镍；

所述还原剂包括聚乙烯吡咯烷酮。

优选的，所述水热反应的温度为180～220℃，时间为6～8h。

优选的，所述混合包括以下步骤：

将还原剂和水进行第一混合，得到分散液；

将所述分散液、水溶性铂源和水溶性镍源进行第二混合，得到反应液。

优选的，所述分散液中还含有氨基酸，第一混合替换为：将还原剂、氨基酸和水混合。

优选的，所述水热反应后还包括：将水热反应产物冷却后进行固液分离；将固液分离得到的固体进行干燥，得到所述Pt-Ni合金。

本发明还提供了上述技术方案所述Pt-Ni合金或上述技术方案所述制备方法制备得到的Pt-Ni合金作为催化剂在乙醇燃料电池中的应用。