[发明专利]自组装Pd-Cu双金属多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途

说明书

本发明提供了一种自组装Pd‑Cu双金属多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途。其制备方法的关键在于：利用异质Cu种诱导Pd种的成核，在保护力较弱的十二烷基苯磺酸钠做保护剂的条件下来调控Pd基纳米晶的形貌。该催化剂是第一例基于扩散限制凝聚形成机理的自组装Pd‑Cu双金属纳米晶。该催化剂展现了对乙醇电催化氧化较高催化活性，以及稳定性。且本方法具有工艺简单，成本低廉，操作方便，应用效果好等特点。

技术领域

本发明属于纳米晶的材料合成领域。具体为对贵金属Pd的形貌控制。

背景技术

该纳米晶的形成机理为扩散限制凝聚(Diffusion-limited Aggregation,DLA)，该模型是由Witten和Sander于1981年共同提出来的，其基本思想是：首先置一初始粒子作为种子，在远离种子的任意位置随机产生一个粒子使其做无规行走，直至与种子接触，成为集团的一部分；然后再随机产生一个粒子，重复上述过程，这样就可以得到足够大的DLA团簇(cluster)。创始人之一Sander曾经总结过DLA的研究意义：

·模型用极其简单的算法抓住了广泛的自然现象的关键成分却没有明确的物理机制；

·.通过简单的运动学和动力学过程就可以产生具有标度不变性的自相似的分形结构，从而建立分形理论和实验观察之间的桥梁，在一定程度上揭示出实际体系中分形生长的机理；

·界面具有复杂的形状和不稳定性的性质，生长过程是一个远离平衡的动力学过程，但集团的结构却有稳定且确定的分形维数。

纳米晶的物化性质强烈的依赖于其形貌和尺寸。纳米晶的合成方法，是现代纳米材料研究领域的基石。基于该理论的Pd-Cu自组装大型团簇是第一例。

发明内容

本发明的目的是制备基于DLA理论的自组装Pd-Cu双金属纳米晶大团簇并研究其乙醇电氧化的催化性能。

所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别配置氯化铜，十二烷基苯磺酸钠，抗坏血酸，溴化钾，含有氯化钯的盐酸水溶液。

(2)将步骤(1)配置的氯化铜，十二烷基苯磺酸钠，抗坏血酸水溶液加入到壁厚耐压瓶中，在油浴锅中搅拌加热制备铜溶胶。

(3)在步骤(2)所制备的Cu溶胶中加入步骤(1)配置的溴化钾水溶液，并加入步骤(1)配置的含有氯化钯的盐酸水溶液制备得到钯铜双金属纳米晶。

所述的催化剂用于乙醇电催化氧化反应。

本发明所制备的Pd-Cu双金属纳米晶是第一例基于DLA理论下的自组装纳米团簇。制备的催化剂具有很好的稳定性以及较高的催化活性。制备条件温和，方法简易，无需特殊的设备，成本比较低廉。本方法具有工艺简单，操作方便，应用范围广等特点。

附图说明

附图1为：以阳离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠为模板的Pd-Cu自组装球示意图。

附图2为：Pd_12.1Cu自组装球的透射电镜图表征。

附图3为：时间分辨的透射电镜图表征Pd_12.1Cu自组装球的形成机理。

具体实施方式

实施例1：多枝状钯铜双金属纳米晶催化剂Pd_12.1Cu的制备方法