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    自組裝Pd-Cu雙金屬多枝狀納米晶催化劑及其制備和用途制造技術(shù)

    技術(shù)編號:15129974 閱讀:184 留言:0更新日期:2017-04-10 11:39
    本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種自組裝Pd-Cu雙金屬多枝狀納米晶催化劑及其制備和用途。其制備方法的關(guān)鍵在于:利用異質(zhì)Cu種誘導(dǎo)Pd種的成核,在保護(hù)力較弱的十二烷基苯磺酸鈉做保護(hù)劑的條件下來調(diào)控Pd基納米晶的形貌。該催化劑是第一例基于擴(kuò)散限制凝聚形成機理的自組裝Pd-Cu雙金屬納米晶。該催化劑展現(xiàn)了對乙醇電催化氧化較高催化活性,以及穩(wěn)定性。且本方法具有工藝簡單,成本低廉,操作方便,應(yīng)用效果好等特點。

    【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

    本專利技術(shù)屬于納米晶的材料合成領(lǐng)域。具體為對貴金屬Pd的形貌控制。
    技術(shù)介紹
    該納米晶的形成機理為擴(kuò)散限制凝聚(Diffusion-limitedAggregation,DLA),該模型是由Witten和Sander于1981年共同提出來的,其基本思想是:首先置一初始粒子作為種子,在遠(yuǎn)離種子的任意位置隨機產(chǎn)生一個粒子使其做無規(guī)行走,直至與種子接觸,成為集團(tuán)的一部分;然后再隨機產(chǎn)生一個粒子,重復(fù)上述過程,這樣就可以得到足夠大的DLA團(tuán)簇(cluster)。創(chuàng)始人之一Sander曾經(jīng)總結(jié)過DLA的研究意義:·模型用極其簡單的算法抓住了廣泛的自然現(xiàn)象的關(guān)鍵成分卻沒有明確的物理機制;·.通過簡單的運動學(xué)和動力學(xué)過程就可以產(chǎn)生具有標(biāo)度不變性的自相似的分形結(jié)構(gòu),從而建立分形理論和實驗觀察之間的橋梁,在一定程度上揭示出實際體系中分形生長的機理;·界面具有復(fù)雜的形狀和不穩(wěn)定性的性質(zhì),生長過程是一個遠(yuǎn)離平衡的動力學(xué)過程,但集團(tuán)的結(jié)構(gòu)卻有穩(wěn)定且確定的分形維數(shù)。納米晶的物化性質(zhì)強烈的依賴于其形貌和尺寸。納米晶的合成方法,是現(xiàn)代納米材料研究領(lǐng)域的基石。基于該理論的Pd-Cu自組裝大型團(tuán)簇是第一例。
    技術(shù)實現(xiàn)思路
    本專利技術(shù)的目的是制備基于DLA理論的自組裝Pd-Cu雙金屬納米晶大團(tuán)簇并研究其乙醇電氧化的催化性能。所述的催化劑的制備方法,包括如下步驟:(1)分別配置氯化銅,十二烷基苯磺酸鈉,抗壞血酸,溴化鉀,含有氯化鈀的鹽酸水溶液。(2)將步驟(1)配置的氯化銅,聚乙烯吡咯烷酮,抗壞血酸水溶液加入到壁厚耐壓瓶中,在油浴鍋中攪拌加熱制備銅溶膠。(3)在步驟(2)所制備的Cu溶膠中加入步驟(1)配置的溴化鉀水溶液,并加入步驟(1)配置的含有氯化鈀的鹽酸水溶液制備得到鈀銅雙金屬納米晶。所述的催化劑用于乙醇電催化氧化反應(yīng)。本專利技術(shù)所制備的Pd-Cu雙金屬納米晶是第一例基于DLA理論下的自組裝納米團(tuán)簇。制備的催化劑具有很好的穩(wěn)定性以及較高的催化活性。制備條件溫和,方法簡易,無需特殊的設(shè)備,成本比較低廉。本方法具有工藝簡單,操作方便,應(yīng)用范圍廣等特點。附圖說明附圖1為:Pd12.1Cu自組裝大團(tuán)簇的透射電鏡表征其結(jié)構(gòu)圖。儀器型號為FEITecnaiG2F20,產(chǎn)家為美國。附圖2為:Pd12.1Cu自組裝大團(tuán)簇的掃描電鏡圖。附圖3為:Pd12.1Cu自組裝大團(tuán)簇的乙醇電氧化性能圖具體實施方式實施例1:多枝狀鈀銅雙金屬納米晶催化劑Pd12.1Cu的制備方法首先,將1.7mg二水合氯化銅,87mg聚乙烯吡咯烷酮,352.2mg抗壞血酸加入到15ml壁厚耐壓瓶中,加水溶解完全,總體積為5mL。接著轉(zhuǎn)移到80℃油浴中加熱18h,反應(yīng)完成后冷卻至室溫,超聲5min至均勻的銅溶膠,加入24mg溴化鉀,攪拌5min后轉(zhuǎn)入15℃的恒溫水浴中,以0.043L/h的注射速度將5mL10mmol/L氯鈀酸(其中含有44.3mg氯化鈀和1.25mmol的鹽酸水溶液)加到銅溶膠中。反應(yīng)2h后,用水與乙醇的混合溶液洗滌3遍,干燥備用。實施例2:乙醇電催化氧化的反應(yīng)步驟電極的制備:在三電極玻璃電解池中進(jìn)行電化學(xué)測試。工作電極是將催化劑在超純水的分散液滴在玻碳電極(玻碳電極,直徑6mm,玻碳面3mm,面積0.07cm2),自然烘干,滴加0.02%Nafion溶液至催化劑表面,干燥制備而成,鉑絲為對電極,參比電極為Ag/AgCl。電化學(xué)性能測試:在N2飽和的1MNaOH溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安掃描,掃面速度為50mV·s-1,掃描范圍為-0.9~0.5V,待曲線穩(wěn)定后,計算電化學(xué)活性面積。之后在N2飽和的1MEtOH+1MKOH溶液中進(jìn)行乙醇電氧化性能測試,掃面速度為50mV·s-1,掃描范圍為-0.9~0.5V。電化學(xué)穩(wěn)定性測試:在N2飽和的1MEtOH+1MKOH溶液中,掃描電壓恒定在-0.3V,掃描時間為1500s。本文檔來自技高網(wǎng)...

    【技術(shù)保護(hù)點】
    一種自組裝Pd?Cu雙金屬多枝狀納米晶催化劑,化學(xué)簡式為:Pd12.1Cu,其中含92.4%的鈀元素,7.6%的銅元素;尺寸約為50nm,該催化劑采用種子誘導(dǎo)法,以十二烷基苯磺酸鈉作為保護(hù)劑制備而成,該催化劑用于乙醇的電氧化反應(yīng)。

    【技術(shù)特征摘要】
    1.一種自組裝Pd-Cu雙金屬多枝狀納米晶催化劑,化學(xué)簡式為:Pd12.1Cu,其中
    含92.4%的鈀元素,7.6%的銅元素;尺寸約為50nm,該催化劑采用種子誘
    導(dǎo)法,以十二烷基苯磺酸鈉作為保護(hù)劑制備而成,該催化劑用于乙醇的電氧
    化反應(yīng)。
    2.一種權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法,包括如下步驟:
    (1)分別配置氯化銅,十二烷基苯磺酸鈉,抗壞血酸,溴化鉀,含有氯化鈀
    的鹽酸水溶液;
    (2)將步驟(1)配置的氯化銅水溶液,十二烷基苯磺酸鈉,抗壞血酸水溶液
    加入到壁厚耐壓瓶中并旋緊旋塞,在油浴鍋中攪拌加熱制備銅溶膠;
    (3)在步驟(2)所制備的銅溶膠中加入步驟(1)配置的溴化鉀水溶液,并
    加入步驟(1)配置的氯化鈀的鹽酸水溶液制備得到所述鈀銅雙金屬枝晶;
    (4)步驟(2)、(3)須按照一定的比例加入各物質(zhì)的量。
    3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:所述步驟(1)中氯化銅水溶液的配
    置,是稱取2.13g二水合氯化銅于25ml容量瓶中定容;聚乙烯吡咯烷酮溶
    液的配置,是稱取2.178g十二烷基苯磺酸鈉于50ml容量瓶中定容;抗壞血
    酸水溶液的配置,是稱取1.76g抗壞血酸在10ml容量瓶中定容;溴化鉀溶
    液...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:沈閩曹榮,黃遠(yuǎn)標(biāo),李紅芳
    申請(專利權(quán))人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
    類型:發(fā)明
    國別省市:福建;35

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