專利名稱：一種Pd核@Pt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法，特別是涉及一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法。
背景技術(shù)：
低成本的低溫燃料電池催化劑是目前該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。目前商品催化劑主要為Pt/c和PtRu/C催化劑。由于Pd相對于Pt更低廉的價格及廣泛的催化活性，近年來Pd已引起研究者的關(guān)注。Pd核OPt殼納米結(jié)構(gòu)可以使價格較高、催化性能 優(yōu)良的Pt主要分布在催化劑粒子表面，有利于提高Pt的利用率，降低催化劑成本。專利CN 102107137A提出一種前驅(qū)體溶液浸潰載體，熱化學(xué)還原制備Pt-Pd催化劑方法。該方法不能獲Pd核OPt殼結(jié)構(gòu)。K. Sasaki等在Pd粒子表面沉積單層Cu原子，然后再用Pt原子置換Cu原子(欠電位沉積法)，合成了具有單原子層Pt殼的Pd核OPt殼納米粒子(Electrochimica Acta, 2010, 55: 2645-2652.)。該方法工藝復(fù)雜、要求較高而且反應(yīng)時間較長，不易放大。利用光化學(xué)還原制備Pd核OPt殼納米催化劑的方法則具有一系列獨特的優(yōu)點。例如，獲得的Pd核OPt殼納米材料純凈，與化學(xué)試劑還原法相比，無過量化學(xué)還原劑或還原劑反應(yīng)產(chǎn)物對粒子產(chǎn)生的吸附污染；制備工藝簡單，成本低；獲得的催化劑納米粒子具有核-殼復(fù)合結(jié)構(gòu)；易于控制粒子的大小、單分散性好等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，該方法工藝簡單，成本低；獲得的催化劑納米粒子具有核-殼復(fù)合結(jié)構(gòu)；易于控制粒子的大小、單分散性好；適合在低溫燃料電池領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，所述方法包括以下制備過程
①取PdCl2水溶液、聚乙二醇、丙酮水溶液混合，獲得混合溶液a，取H2PtCl6水溶液、聚乙二醇、丙酮水溶液混合，獲得混合溶液b ;
②用波長20(T360nm之間至少一種波長的紫外光照射步驟①所得混合溶液a，直到溶液體系Pd粒子的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止，停止照射，即獲得納米Pd膠體溶液C，將溶液c與步驟①所得混合溶液b任意比例混合，獲得混合溶液d，用波長200^360 nm之間至少一種波長的紫外光照射步驟②所得混合溶液d，直到溶液體系的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止，停止照射，獲得Pd核OPt殼納米膠體溶液e ；
③在攪拌步驟②所獲得膠體溶液e的條件下，將碳載體浸入2 24h，抽濾并用去離子水洗滌至無氯，即獲得Pd核OPt殼納米催化劑。所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，所述獲得的納米粒子結(jié)構(gòu)為核殼結(jié)構(gòu)，且Pd核OPt殼。所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，所述步驟②紫外光的總輻射強度為O. 5^1 X IO6CaVm2 · S。所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，所述各混合溶液金屬總濃度范圍為40 250mg/L,所述聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)分子量可從400-6000,聚乙二醇與金屬質(zhì)量比為1(Γ1000 1，丙酮與金屬質(zhì)量比為20(Γ 2000 I。所述的一種Pd核@Pt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，所述步驟③碳載體為炭黑、碳納米管或改性的炭黑、碳納米管中的一種或多種混合物，載體的比表面積為10(T2000m2/g。所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，所述催化劑金屬總擔(dān)載量為10 60%。
本發(fā)明的優(yōu)點與效果是
本發(fā)明制備工藝簡單，成本低；獲得的催化劑納米粒子具有核-殼復(fù)合結(jié)構(gòu)；易于控制粒子的大小、單分散性好；適合在低溫燃料電池領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。


圖I為實施例I制備的Pd核OPt殼納米催化劑的CV曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。實施例I
I)取2 ml含Pd(II) 300 mg/L的PdCl2溶液，用水稀釋后加入PEG400 2.5 g，2 ml丙酮，以水定容至25 ml,混勻。2)將混合物溶液轉(zhuǎn)移到石英反應(yīng)器中，在254 nm紫外燈下(48W)照射15 min，直到溶液體系Pd粒子的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止。3)取 2 ml 含 Pt (IV) 600 mg/L 的 H2PtCl6 溶液，用水稀釋后加入 PEG400 2.5 g,2 ml丙酮和步驟2)所得納米Pd膠體溶液，以水定容至50 ml，混勻。4)將混合物溶液轉(zhuǎn)移到石英反應(yīng)器中，在254 nm紫外燈下(48W)照射20 min，直到溶液體系金屬粒子的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止，即獲得Pd:Pt質(zhì)量比1:2的Pd核OPt殼納米膠體。按催化劑負(fù)載量20%的比例，將上述制備好的Pd核OPt殼復(fù)合納米粒子膠體和經(jīng)預(yù)處理的XC-72炭黑(炭黑硼氫化鈉水質(zhì)量比I :1 :100，攪拌8 h，過濾并用大量水洗凈，105 °C條件下烘干36 h。)混合，攪拌12h，抽濾并用去離子水洗滌至無氯，即獲得Pd核OPt殼納米催化劑。圖I是實施例制備的Pd核OPt殼納米催化劑的CV曲線。I)取 3. 2 ml 含 Pd(II) 300 mg/L 的 PdCl2 溶液，用水稀釋后加入 PEG400 4 g，3.2ml丙酮，以水定容至40 ml,混勻。2)將混合物溶液轉(zhuǎn)移到石英反應(yīng)器中，在254 nm紫外燈下(48W)照射15 min，直到溶液體系金粒子的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止。3)取 O. 8 ml 含 Pt (IV) 600 mg/L 的 H2PtCl6 溶液，用水稀釋后加入 PEG400 I g,O. 8 ml丙酮和步驟2)所得納米Pd膠體溶液，以水定容至50 ml，混勻。4)將混合物溶液轉(zhuǎn)移到石英反應(yīng)器中，在254 nm紫外燈下(48W)照射15 min，直到溶液體系金屬粒子的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止，即獲得Pd:Pt質(zhì)量比
2:1的Pd核OPt殼納米膠體。按催化劑負(fù)載量20%的比例，將上述制備好的Pd核OPt殼復(fù)合納米粒子膠體和經(jīng)預(yù)處理的XC-72炭黑(同實施例I)混合，攪拌12h，抽濾并用去離子水洗滌至無氯，即獲得Pd核OPt殼 納米催化劑。
權(quán)利要求
1.一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，其特征在于，所述方法包括以下制備過程 ①取PdCl2水溶液、聚乙二醇、丙酮水溶液混合，獲得混合溶液a，取H2PtCl6水溶液、聚乙二醇、丙酮水溶液混合，獲得混合溶液b ; ②用波長20(T360nm之間至少一種波長的紫外光照射步驟①所得混合溶液a，直到溶液體系Pd粒子的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止，停止照射，即獲得納米Pd膠體溶液C，將溶液c與步驟①所得混合溶液b任意比例混合，獲得混合溶液d，用波長200^360 nm之間至少一種波長的紫外光照射步驟②所得混合溶液d，直到溶液體系的表面等離子體共振光譜吸光度不再變化為止，停止照射，獲得Pd核OPt殼納米膠體溶液e ； ③在攪拌步驟②所獲得膠體溶液e的條件下，將碳載體浸入2 24h，抽濾并用去離子水洗滌至無氯，即獲得Pd核OPt殼納米催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，其特征在于，所述獲得的納米粒子結(jié)構(gòu)為核殼結(jié)構(gòu)，且Pd核OPt殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，其特征在于，所述步驟②紫外光的總輻射強度為O. 5 1 X IO6CaVm2 · S0
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，其特征在于，所述各混合溶液金屬總濃度范圍為4(T250mg/L,所述聚乙二醇(polyethyleneglycol, PEG)分子量可從400-6000，聚乙二醇與金屬質(zhì)量比為1(Γ1000 1，丙酮與金屬質(zhì)量比為 200" 2000 I。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，其特征在于，所述步驟③碳載體為炭黑、碳納米管或改性的炭黑、碳納米管中的一種或多種混合物，載體的比表面積為10(T2000m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Pd核OPt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，其特征在于，所述催化劑金屬總擔(dān)載量為10飛0%。
全文摘要
一種Pd核@Pt殼納米催化劑的光化學(xué)制備方法，涉及一種催化劑的制備方法，取PdCl2水溶液、聚乙二醇、丙酮水溶液混合，獲得混合溶液a，取H2PtCl6水溶液、聚乙二醇、丙酮水溶液混合，獲得混合溶液b；用紫外光照射混合溶液a，獲得納米Pd膠體溶液c，將溶液c與混合溶液b混合，獲得混合溶液d，用紫外光照射混合溶液d，獲得Pd核@Pt殼納米膠體溶液e；在攪拌所獲得膠體溶液e的條件下，將碳載體浸入2~24h，抽濾并用去離子水洗滌至無氯，即獲得Pd核@Pt殼納米催化劑。本工藝獲得的催化劑納米粒子具有核-殼復(fù)合結(jié)構(gòu)；易于控制粒子的大小、單分散性好；適合在低溫燃料電池領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
文檔編號H01M4/92GK102836707SQ201210363029
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者董穎男, 叢璐, 李珊珊 申請人:沈陽工程學(xué)院