本發明屬于納米金屬材料制備技術領域，特別涉及一種納米級鉑銠合金粉末及其制備方法。

背景技術：

汽車尾氣中的NO_x、HC、CO和顆粒物是引起灰霾、酸雨、光化學煙霧、臭氧層破壞等環境污染的主要原因，汽車尾氣已成為大中型城市的首要空氣污染源。NO_x傳感器是一種通過貴金屬催化電極實現對柴油車尾氣中NOx分子的精確選擇性檢測，進而實現對SCR系統的控制，將有毒NO_x氣體變為無污染的N₂、CO₂的傳感器。

催化電極是NO_x傳感器可以精確測量NO_x濃度的關鍵電極，其性能的優劣決定著片式NO_x傳感器的好壞。傳統的物理球磨法制備的鉑銠合金粉末粒徑一般在1μm以上，該粉末制備的電極漿料不利于絲網(360目)印刷制備催化電極，粉末顆粒過大，造成網篩的堵塞；使用濕法冶金的方法，可制備納米級的合金粉末，但制備的合金粉末極易團聚，同樣造成漿料印刷問題，同時濕法冶金制備的鉑銠合金粉末的粒徑范圍非常廣(50nm-20μm)，造成漿料細度偏高，漿料印刷時易造成電極線的斷路。

本發明制備的鉑銠合金粉末為納米級別，且粉末的粒度分布在50-100nm之間，在使用該粉末制備的電極漿料具有優良的印刷性能，印刷的電極線不會因為存在過大的鉑銠合金顆粒而造成電極線的斷路；水熱過程中的預合金化，可提高鉑銠合金粉的催化性能，使用上述的鉑銠合金粉制備的鉑銠電極具有優良的高溫燒結性能，制備的鉑銠電極具有優良的催化活性，該電極滿足NO_x傳感器對催化電極的要求。

鉑銠合金粉末粒徑為納米級粉末，該粉末同時也可應用到微型鉑銠熱電偶的鉑銠電極的制備。

技術實現要素：

本發明針對鉑銠合金粉末制備技術的不足，提供了一種納米級鉑銠合金粉末及其制備方法，其特征在于，所述的鉑銠合金粉末為球形顆粒，粒度分布為50～100nm，平均粒徑為65nm，松裝密度為1.2～1.6g/cm³，振實密度為1.8～2.0g/cm³。

一種納米級鉑銠合金粉末的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)鉑銠混合溶液的配制：將氯鉑酸與水合三氯化銠溶解于去離子水中，混合溶液中Pt⁴⁺與Rh³⁺的濃度之和為5-15g/L，Pt⁴⁺與Rh³⁺的質量比為2:3-3:2；

(2)鉑銠混合溶液pH的調定：使用弱堿性物質調節步驟(1)中混合溶液的pH值為1-5；

(3)分散劑溶液的配制：使用去離子水將有機分散劑溶解，分散劑的質量分數為3％-10％；

(4)還原：取步驟(2)中的混合溶液，放入以聚四氟乙烯為內襯的不銹鋼反應釜中，加入有機還原劑，然后加入步驟(3)中分散劑，將反應釜放入鼓風烘箱中發生還原反應；

(5)鉑銠合金粉末的洗滌與烘干：反應結束后，將步驟(4)中得到的鉑銠合金粉末用熱水離心洗滌，至洗滌液pH＝7，然后再使用易揮發有機溶劑離心清洗鉑銠合金粉末兩次，將洗滌好的鉑銠合金粉末入鼓風烘箱內，40-60℃烘干。

步驟(2)所述的弱堿性物質為氨水、二甲胺、乙二胺、氟化鈉、氰化鈉中的一種。

步驟(3)所述的有機分散劑為聚乙二醇、甘油、聚乙烯醇中的一種。

步驟(4)所述的有機還原劑為甲醛、乙二醛、水合肼、羥胺、N,N-二乙基羥胺中的一種；還原劑的加入量為：1g鉑銠合金加入1-3ml的還原劑。

步驟(4)中分散劑溶液與鉑銠混合溶液體積比為1:150-250。

步驟(4)中還原反應的溫度為120℃-180℃，時間為48-72h。

步驟(5)所述熱水的溫度為90-100℃；所述易揮發有機溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷中的一種。

本發明的優點在于：

1)使用該方法制備的鉑銠合金粉末為納米級粉末，該粉末制備的電子漿料具有很好的印刷性能；

2)使用該方法制備的鉑銠合金粉末粒徑分布集中，分散劑的使用避免了納米鉑銠合金粉末之間團聚現象，粉末近似單分散形態，無過大或過小粉末顆粒；

3)水熱法制備鉑銠合金粉還原過程中的預合金化，大大提高了鉑銠合金的催化活性。

4)該納米級鉑銠合金粉末用作制備片式NO_x傳感器催化電極，使用該鉑銠合金粉末配制成電極漿料，燒結在金屬氧化物陶瓷表面，燒結溫度為1300℃～1600℃，得到NO_x傳感器催化電極，電極具有較高的催化選擇性、催化活性、抗毒化能力和熱穩定性。

附圖說明

圖1為納米級鉑銠合金粉末的顯微形貌圖。

具體實施方式

本發明提供了一種納米級鉑銠合金粉末及其制備方法及應用，下面結合附圖和實施例對本發明作一步詳細描述。

實施例1

一種鉑銠合金粉(5g)，制備工藝如下：

(1)鉑銠混合溶液的配制：使用去離子水溶解氯鉑酸和水合三氯化銠固體，Pt⁴⁺與Rh³⁺的質量比為2:3，得到鉑銠混合溶液1L，混合溶液中Pt⁴⁺與Rh³⁺濃度和為5g/L；

(2)鉑銠混合溶液pH的調定：使用氨水調配(1)中混合溶液的pH值為3；

(3)分散劑的配制：使用去離子配制甘油分散劑的質量分數為4％；

(4)還原：取步驟(2)中的混合溶液，分別放入5個250ml的聚四氟乙烯為內襯的不銹鋼反應釜中，每個反應釜加入2ml的水合肼還原劑，每個反應釜加入步驟(3)中分散劑1ml，攪拌均勻，蓋蓋密封。將反應釜放入鼓風烘箱中，溫度調為140℃反應60小時。

(5)鉑銠合金粉末的洗滌與烘干：將步驟(4)中獲得的鉑銠合金粉末用95℃熱水離心洗滌4次，洗滌液pH＝7，使用甲醇離心清洗鉑銠合金粉末3次，將洗滌好的鉑銠合金粉末入鼓風烘箱內，50℃烘干。

鉑銠合金粉末的性能參數：

制備的鉑銠合金粉末的掃描電鏡照片如圖1所示。

實施例2

一種鉑銠合金粉(10g)，制備工藝如下：

(1)鉑銠混合溶液的配制：使用去離子水溶解氯鉑酸和水合三氯化銠固體，Pt⁴⁺與Rh³⁺的質量比為1:1，得到鉑銠混合溶液1L，混合溶液中Pt⁴⁺與Rh³⁺濃度和為10g/L；

(2)鉑銠混合溶液pH的調定：使用氟化鈉調配(1)中混合溶液的pH值為4；

(3)分散劑的配制：使用去離子配制聚乙烯醇分散劑的質量分數為10％；

(4)還原：取步驟(2)中的混合溶液，放入5個250ml的聚四氟乙烯為內襯的不銹鋼反應釜中，每個反應釜加入5ml的甲醛還原劑，每個反應釜加入步驟(3)中分散劑1ml，攪拌均勻，蓋蓋密封。將反應釜放入鼓風烘箱中，溫度調為160℃反應72小時。

(5)鉑銠合金粉末的洗滌與烘干：將步驟(4)中獲得的鉑銠合金粉末用90℃熱水離心洗滌5次，至洗滌液pH＝7，使用乙醇離心清洗鉑銠合金粉末2次，將洗滌好的鉑銠合金粉末入鼓風烘箱內，55℃烘干。

鉑銠合金粉末的性能參數：