[发明专利]水溶性一维金钯合金纳米线的合成方法

说明书

一种水溶性一维金钯合金纳米线的合成方法,(1)配制柠檬酸钠溶液、氯金酸溶液和氯钯酸钠溶液；(2)将柠檬酸钠溶液、氯金酸溶液和水混合形成预混液；(3)将预混液加入到水中，形成反应液；(4)将氯钯酸钠溶液加入到反应液中，室温搅拌反应，即获得形貌均一且高乙醇催化性能的一维金钯合金纳米线结构。该方法通过钯在柠檬酸钠还原氯金酸原位生成的金纳米线上的欠电位沉积一步法制备了组分可调的水溶性金钯合金纳米新结构，相对于其它的合成方法，该方法操作简单，能够获得其它现有方法无法得到的高质量、组分可调、水溶性的一维金钯合金纳米线结构。

技术领域

本发明涉及一种通过一步法制备组分可调、高乙醇催化性能的金钯合金纳米线的方法，属于贵金属纳米颗粒合成技术领域。

背景技术

科技在进步，能源的发展迫在眉睫，能源技术越来越成为一个国家经济发展与生活质量的重要指标。然而由于长时间无节制的开采石油，煤炭等传统燃料，不仅给人们带来了日益严峻的能源危机，而且为自身的生存环境带来了极大的伤害，诸如温室效应带来的气候的反常，酸雨，雾霾，臭氧层的破坏等等。因此，寻求一种高效、清洁、可再生的新能源技术已经迫在眉睫。燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、乙醇等作为燃料，具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低等诱人特点，不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、通讯系统、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给等，市场前景十分广阔。

同时随着燃料电池碱性阴离子交换膜的发展，Pd基催化剂较Pt基催化剂在碱性条件下有着更好的乙醇催化氧化性能。众所周知，催化剂的催化性能与它们的结构、组成、形态(包括表面组成)有着密切的联系。在各种类型的纳米结构中，一维纳米线状结构更是成为人们研究的热点，线状纳米材料具有更多的活性位点以及高的比表面积，这些优势极大的提升了它的催化和传感性能。此外，纳米线很容易形成金属的凝胶而成为一种自支撑的材料从而增强催化过程中电子的传输性能，同时可以避免碳载体的腐蚀和氧化。目前用来制备一维线状纳米材料的方法有很多，例如欠电位沉积法，湿化学法，模板导向法和修饰相转移法等等。但是目前报道的以上制备一维线状纳米材料的方法还是有点复杂的，至少可以说还是需要模板的。因此寻找一种一步法制备Pd基线状纳米线材料催化剂的方法迫在眉睫。同时Au元素在抗CO中毒方面有着卓越的性能，金钯纳米复合材料的合成为钯催化剂中毒的问题提供了一种有效的解决途径，因此金钯合金纳米线可以说是燃料电池的电极催化材料中最佳备选。

发明内容

本发明针对现有一维金钯合金纳米线的制备技术存在的不足，提供一种操作简单、合成快捷的乙醇催化性能高的水溶性一维金钯合金纳米线的合成方法。

本发明的水溶性一维金钯合金纳米线的合成方法，包括以下步骤：

(1)使用超纯水将所需原料柠檬酸钠(还原剂、稳定剂)、氯金酸(可溶性前驱体)和氯钯酸钠(可溶性前驱体)分别配制成质量百分比浓度为1％-3％的柠檬酸钠溶液、质量百分比浓度为1％-3％的氯金酸溶液和摩尔浓度为3-9毫摩尔/升的氯钯酸钠溶液；

(2)按体积比3:1:1的比例分别量取步骤(1)配制的柠檬酸钠溶液、氯金酸溶液和水，混合搅拌10-16分钟，形成预混液；

(3)按预混液与超纯水体积比1:4-14.632的比例，将预混液加入到水中，形成反应液；

(4)按步骤(1)配制的氯钯酸钠溶液与反应液中的氯金酸溶液(也就是步骤(3)中的预混液中含有的氯金酸溶液(预混时已反应的部分氯金酸忽略不计))的体积比为0.4-1.33：1的体积比将氯钯酸钠溶液加入到反应液中，室温搅拌反应2-12小时，即获得形貌均一且高乙醇催化性能的一维金钯合金纳米线结构。