[发明专利]一种超低活性位点间距的超小高活性钯-镍-磷三元合金纳米材料的制备及应用

说明书

本发明属于纳米材料制备技术领域，提供了一种超低活性位点间距的超小高活性钯‑镍‑磷三元合金纳米材料的制备及应用。本发明提供的超低活性位点间距的超小高活性钯‑镍‑磷三元合金纳米材料的制备方法中的第一步主要为了得到尺寸极小，约5nm，分布均匀的纳米颗粒，通过第二步反应，在第一步产物基础上提高温度并且增加磷源进行磷化，颗粒尺寸没有明显变化。所制备的钯‑镍‑磷三元合金纳米材料具有很高的燃料电催化氧化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别设计一种降低活性位点间距的合成方法，得到超小钯-镍-磷复合纳米颗粒，具有很高的燃料电催化氧化活性和稳定性。

技术背景

一直以来，对于碱性条件下的乙醇的电催化氧化，钯基催化剂被认为是一种有效的电催化剂。而它的昂贵价格和稳定性限制了它的大范围应用。迄今为止，很多研究者通过使钯与其它金属元素复合，同时尽可能提高催化剂的活性表面积，可以有效降低钯的用量同时提高其活性和稳定性。

一方面是贵金属与其他过渡金属元素复合可以通过“双功能”提高催化剂活性和稳定性。另一方面，催化剂与助催化剂间的分布距离对催化剂活性有很大影响，目前已有很多关于贵金属与其他基质(氢氧化物、磷化物等)的复合催化剂，因此发展一个能够充分减小不同活性位点间距的合成方法非常重要。

发明内容

本发明为满足新能源领域的催化剂需求，特别设计一种降低活性位点间距的合成方法，得到超小钯-镍-磷复合纳米颗粒，具有很高的燃料电催化氧化活性和稳定性。

本发明主要采用热分解的两步合成方法，然后将得到的超小的复合纳米颗粒和碳粉混合制成电极液，将其涂覆在电极上应用于乙醇燃料电池电氧化。

本发明所述的超低活性位点间距且超小的高活性钯-镍-磷复合纳米颗粒催化材料的制备方法，其具体步骤如下：

a.在氮气的保护下，在50ml三口瓶中，加入20mL油胺(OAM)、1.5ml三正辛基膦、152.3mg Pd(acac)₂和135.2mg Ni(acac)₂，使体系升温至120℃保持30分钟，然后快速升温至260℃并保持1h，得到黑色溶液。自然冷却后，取出反应液离心保留沉淀用5ml甲苯溶解收集。

b.取1ml a步骤颗粒的甲苯分散溶液，注入10ml油胺和1ml三正辛基膦的混合溶液，在氮气的保护下加热至120℃保持30min，然后将体系升温至290℃并保持1h。反应自然冷却后，取出反应液用乙醇沉淀离心，保留沉淀用5ml环己烷溶解收集，得到最终产物分散液

c.1ml颗粒的分散液加入溶有1-10mg导电炭黑的环己烷中，超声(30-90min)。

d.离心(8000转/分钟)5-20min得负载在导电炭黑上的纳米晶，将其重新分散到30ml乙醇中，超声30min，离心分离，重复2次。

e.离心(8000转/分钟)5-20min，将其重新分散到一定比例的水和异丙醇的混合溶液中，并加入一定量的全氟磺酸。

将上述发明应用于电催化氧化，并利用循环伏安法和时间-电流曲线测试它的活性和稳定性。

本发明的有益效果：