[发明专利]一种纳米合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米合金及其制备方法，其中，制备方法包括：提供纳米尺度的载体，所述载体表面包覆有一层带有功能基团的聚合物，将所述载体分散于超纯水中，得到分散液；将若干种纳米金属粒子溶胶混合后，加入所述分散液中，混匀并干燥，得到固体，将上述固体煅烧，得到所述纳米合金。本发明解决了现有的纳米合金的催化活性耐久性不足、制备工艺复杂的问题。

技术领域

本发明涉及电化学催化领域，尤其涉及一种纳米合金及其制备方法。

背景技术

近年来，随着纳米合金材料的不断涌现和计算化学的不断发展，研究者们提出了一系列用以解释和预测合金特性的表面化学理论和相关数据图表，图表中可供检索的数据包括金属d带中心的位置以及合金内各元素原子的表面偏析的特性，且已在解释部分纳米合金催化剂性能上获得了初步的成功。利用金属-金属合金化的方法来提升催化性能，这样的方法已经在许多不同的体系中得到了有益的尝试。例如，Pt-Cu催化剂的ORR活性相比于纯的Pt催化剂有4倍以上的增强。在对金属协同作用的早期研究中，Chu和Jiang等人发现含有Co/Fe, Ni/Fe或者Co/Ni双金属的复合纳米材料的氧还原活性比任何一个单金属Fe、Co和Ni形成的纳米材料要高。

目前研究纳米金属合金的方法已经很成熟，例如将 Pt 与适当的贵金属（如Ru，Ir，Pd，Os，Ag，Au等）或者过渡金属（如Cu，Fe，Co，Ni 等）形成纳米合金材料作为电化学催化剂近年来受到广泛的关注，基于对催化剂的组分、结构、尺寸以及表面进行了大量的研究和合成调控，电化学催化剂的催化活性和稳定性均有了显著的提高。由于合金的形状和结构各种各样，其对应的性能也有较大的差别，李亚栋和俞书洪等合成不同形状，高晶面指数的合金纳米粒子，具有很好的催化性能。但是合成小尺寸纳米、高指数晶面或核壳结构的零维纳米颗粒催化剂，形貌难以控制，制备工艺严苛，因其较高的表面能而具有通过聚集降低表面能的趋势，同时，在应用过程中，如在苛刻的电池运行条件下，纳米颗粒催化剂会溶解，碳支撑载体会被腐蚀，这种溶解和腐蚀在高电位或电池开关的情况下更为明显。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳米合金及其制备方法，旨在解决现有的纳米合金的催化活性耐久性不足、制备工艺复杂的问题。

本发明的技术方案如下：

一种纳米合金的制备方法，其中，包括步骤：

提供纳米尺度的载体，所述载体表面包覆有一层带有功能基团的聚合物，将所述载体分散于超纯水中，得到分散液；

将若干种纳米金属粒子溶胶混合后，加入所述分散液中，混匀并干燥，得到固体，将上述固体煅烧，得到所述纳米合金。

所述的纳米合金的制备方法，其中，所述载体的形状为纳米球、纳米线、纳米管、纳米棒或纳米片。

所述的纳米合金的制备方法，其中，所述载体为二氧化硅、EC-300J商业炭黑、中空碳球、碳纳米管、石墨烯或WO₃纳米片。

所述的纳米合金的制备方法，其中，所述聚合物的功能基团为-SH、-NH₂、-COOH、-OH和-CONH-中的一种或多种。

所述的纳米合金的制备方法，其中，所述聚合物为聚多巴胺、聚乙烯亚胺、聚吡咯、聚苯胺或聚吡啶。

所述的纳米合金的制备方法，其中，所述纳米金属溶胶中纳米金属粒子的粒径为1-50nm。

所述的纳米合金的制备方法，其中，所述煅烧的温度为300~1500ºC、时间为1-100min。

所述的纳米合金的制备方法，其中，所述煅烧过程于惰性气体气氛下进行。