[发明专利]碳载型Pd纳米颗粒嵌入过渡金属纳米膜结构的新型催化剂

摘要

本发明公开了一种碳载型Pd纳米颗粒嵌入过渡金属纳米膜结构的新型催化剂，属于纳米材料技术和燃料电池催化领域。本发明利用碳载体表面负载的过渡金属纳米膜与Pd纳米颗粒表面原子的界面作用，以离子液体作为溶剂或保护剂，将Pd纳米颗粒嵌入过渡金属纳米膜中形成新型碳载结构催化剂，通过在金属颗粒表面的吸附性能形成静电保护层或通过吸附离子的“体积效应”实现金属纳米离子的稳定存在。制备得到的催化剂在酸性和碱性环境中的电氧还原活性均比Pd及Pd基合金催化剂显示增强的氧还原活性，在碱性体系下该催化剂较纯Pd及Pd基合金具有较好的乙醇电氧化催化活性。本发明的制备方法简单，得到的催化剂活性高，可应用于大规模生产。

主权项

一种碳载型Pd纳米颗粒嵌入过渡金属纳米膜结构的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将M(CH3COO)2·4H2O、XC‑72分散于20mL水中，超声分散30min，得到A液；步骤二、将离子液体与KBH4水溶液混合并超声分散，然后在通氩气或氮气饱和、回流并液封的条件下，磁力搅拌并加热保持60℃恒温，得到B液；每1～4g离子液体加入4ml KBH4水溶液；步骤三、通过恒压漏斗将步骤一的A液以每秒2滴的速度加入步骤二的B液中，磁力搅拌下60～100℃恒温反应1h，得到碳载M纳米膜；步骤四、将步骤三的碳载M纳米膜冷却至40℃，加入60mmol/LPdCl2溶液，40℃恒温浸渍30min，然后加入KBH4水溶液，40℃恒温反应3h，得到碳载型Pd纳米颗粒嵌入M纳米膜结构的油状胶体；步骤五、将步骤四得到的碳载型Pd纳米颗粒嵌入M纳米膜结构的油状胶体冷却至室温，用乙醇洗涤后离心，取沉淀，真空、室温干燥12h，得到碳载型Pd纳米颗粒嵌入过渡金属纳米膜结构的催化剂；所述的Pd:M的摩尔比为1～5:1，Pd+M:XC‑72的质量比为1:4；所述的M为过渡金属Fe、Co或Ni。