[发明专利]一种PdW/C二元合金纳米催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米催化剂材料制备技术领域，具体涉及一种对乙醇具有高催化活性PdW/C二元合金纳米催化剂及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它直接将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化为电能。在环境与能源备受人类关注的今天，燃料电池的研究与工程开发的人也越来越受到各国政府与科技人员的重视。在20世纪末，以醇类为燃料的燃料电池，尤其是直接甲醇燃料电池（DMFC）成为研究与开发的热点，并取得了长足的进展。然而由于甲醇有一定的毒性，限制其在诸如手机、笔记本电脑灯可移动电源领域的应用。近年来，直接乙醇燃料电池（DEFC）倍受关注^[1-3]，然而乙醇氧化的主要障碍在于较慢的反应动力学和催化剂中毒，所以研究高效、长持久性的DEFC催化剂对新能源的发展至关重要。

Tayal^[4]等采用Pt，Ir，Sn 3种金属，在总负载率为40wt%的情况下，制备了不同组成Pt-Sn/C, Pt-Ir/C, Pt-Ir-Sn/C催化剂。测试结果表明，Pt的晶格参数随着Ir量的增加而降低，随着Sn量的增加而增加。单电池测试结果发现，Pt-Ir-Sn/C(20wt%Pt，5%wtIr和15wt%Sn)纳米颗粒催化剂相比其他催化剂中表现出优异的性能。Wang等^[5]分别对PtSn合金和PtRu合金催化剂进行了研究，由于PtSn合金为疏水多孔结构，有利于物质的扩散，所以双层PtSn合金催化剂表现出了较高的活性。许^[6]等采用电化学方法合成出刺状Pd纳米粒子，电化学测试结果证实，Pd对乙醇氧化的起始电位比商业Pd黑催化剂提前了50mV。此外正向电位扫描中Pd催化剂对应的峰电流为1.50mA cm-2，相比于商业Pd黑催化剂的0.91mA cm-2明显高出很多。目前研究Pd系合金催化剂研究非常多，有Pd-Bi^[7],Pd-P^[8]，Pd-Co^[9]，Pd-Pb^[10]，Pd-Au^[11,12]和Cu-Pd^[13]等催化剂用于不同的燃料电池都有报道。关于W在催化剂中的应用，目前还鲜有报道^[14-16]。Wang^[17]尝试在Pt-Ru/C催化剂中掺杂W，研究发现W能促进Pt-Ru/C催化剂对甲醇的催化氧化，是催化性能大幅度提高。

本发明采用硼氢化钠和乙二醇共同作还原剂，通过液相还原法制备出PdW/C纳米催化剂，主要研究其对乙醇的催化氧化活性。由于目前直接乙醇燃料电池研究有限，以及各个实验体系不同等原因，尚无本发明的类似报道。

参考文献

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