[发明专利]一种Pd2PtAg纳米晶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明公开了一种Pd₂PtAg纳米晶及其制备方法和应用，属于纳米领域。

背景技术

随着世界能源需要和环境问题的日益增加，寻找清洁能源迫在眉睫。近年来，燃料电池的开发利用，进一步拓宽了能源领域的研究范围。而在设计燃料电池的过程中，提高氧还原反应（ORR）的反应效率成为商业化应用的关键。最本质的方法在于提高催化氧还原反应催化剂的催化活性。文献研究表明，Pt-基纳米晶被认为是催化ORR最有效的催化剂。同时值得注意的是，由于组份的增加和电子结构的丰富可调性，使得多元的Pt-基纳米晶显示出比二元纳米晶更优异的光、电、磁和催化性质，因而近来引起了广泛的关注。

例如：Sun等人发现三元FePtCu和FePtNi纳米棒电催化ORR性能明显优于二元FePt纳米棒。孙等通过控制形貌和组分合成一组FePtM（M=Pd, Au）三元金属合金纳米线，其催化ORR性能与以往的报道都要好，且循环5000圈后催化性能没有减弱。这是由于多元合金催化剂中各组分的相互协同作用，使得其催化活性常优于相应的单组分金属催化剂。更重要的是，如果Pt纳米晶存在于多元金属纳米晶的表面，催化活性会进一步提高。

虽然多元Pt-基金属纳米晶的研究已经取得巨大进步，但是以特殊结构的Pd₂Ag为基础，掺杂Pt金属得到特殊分枝状Pt-基纳米晶的报道还较少。因此，研发高效的特殊结构的Pt-基纳米晶是目前研究的热点，特别是可用于ORR电催化剂具有重要意义和巨大挑战。

发明内容

本发明旨在开发一种新型、高效的ORR催化剂。

为了实现这一目的，我们公开了一种Pd₂PtAg纳米晶，所述的Pd₂PtAg纳米晶为多脚状Pd₂PtAg纳米晶，即多脚状PdAg@PdPtAg纳米晶。

本发明中所公开的多脚状Pd₂PtAg纳米晶是将加入Pd(NO₃)₂^.2H₂O，K₂PtCl₆，AgNO₃的油胺和十八碳烯的混合溶液逐步升温至230-300 °C，反应得到含有Pd₂PtAg纳米晶的产物。

优选地，我们按照3 ^oC-10 ^oC min^-1的升温速率逐步升温。

进一步地，我们更为优选地方式是将升温过程分为两个阶段，反应过程分为两个阶段，首先将加入Pd(NO₃)₂^.2H₂O和K₂PtCl₆的油胺（OLA）和十八碳烯（ODE）的混合溶升温至230-300 °C，反应一段时间后，再加入AgNO₃溶液，然后维持温度不变，继续反应得到含有Pd₂PtAg纳米晶的产物。其中AgNO₃溶液是指将一定量的AgNO₃溶解于油胺（OLA）和十八碳烯（ODE）形成的溶液。

同时，我们还公开了将含有Pd₂PtAg纳米晶的产物进一步分散沉降、离心分离得到Pd₂PtAg纳米晶。

其中，优选反应后的产物用无水乙醇分散沉降。其中采用无水乙醇分散沉降、离心分离的操作可以重复3-4次。

同时，在本发明中我们还公开了各组分的添加比例为Pd(NO₃)₂^.2H₂O 0.1 mmol-0.5 mmol，K₂PtCl₆ 0.05 mmol-0.25 mmol，AgNO₃ 0.05 mmol-0.25 mmol，OLA 6-10 mL, ODE 10-30 mL。

进一步地，我们还给出了优选的反应时间为10-30 min。这里所指的反应时间是当温度达到我们所期待的温度后，保持温度恒定并反应10-30 min。譬如，当温度达到230-300 °C后，反应10 min。对于分阶段的保温过程来说，我们在温度到达230-300 °C时，控制温度恒定并分别反应10-30 min，其中各个阶段的反应温度可以相同也可以不同。