[发明专利]一种多孔纳米钯、制备方法及其应用，一种多孔氢氧化钯纳米球的制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔纳米钯、制备方法及其应用，一种多孔氢氧化钯纳米球的制备方法，将强碱溶液和钯源均匀分散于去离子水中，常温搅拌反应，加入无水乙醇，避光加热煅烧，即得。与现有技术相比，本发明提供的多孔纳米钯的制备方法，得到的多孔氢氧化钯球为加入强碱后的中间产物，无需加入表面活性剂，所得纳米粒子表面洁净。加入乙醇作为还原剂将Pd(+2)还原成Pd(0)，加热促进还原速率，即得海胆状钯纳米材料。对所制备的海胆状钯纳米粒子进行电催化活性检测，本发明制备的海胆状钯纳米粒子峰电流密度是商业P/C的6‑7倍，是实心钯纳米粒子PdNPs3‑4倍，具有卓越的催化性能。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种多孔纳米钯、制备方法及其应用，一种多孔氢氧化钯纳米球的制备方法。

背景技术

由于纳米材料的尺寸、形貌、组成和结构顺序的改变都会带来独特的光学、电学、和化学等性能,近年来人们展开了大量的具有特殊功能的纳米材料的研究。其中又以贵金属表现尤为突出,设计和构建具有特殊性能的贵金属纳米粒子已经成为最近几年材料科学研究领域内的一大研究热点。由于钯相较于昂贵的铂其具有相对便宜的价格和良好的性能，所以构建性能卓越的多孔钯纳米粒子是一项重要的研究课题。而且，多孔结构的钯纳米粒子作为阳极催化剂用于燃料电池具有广阔的前景和潜在价值。

目前的合成方法，包括金属置换、种子法、模板法等，这些方法都存在一些缺陷：

金属置换法：步骤上需要首先得到另一种金属的相应尺寸的纳米结构，此为第一步，成本至少翻倍，然后即使省去修饰的步骤，仍然需要在第二步严格控制置换条件来合成最终的空心钯纳米球。

种子法：其合成要求高，大多是采用还原氯钯酸的方法，把氯钯酸还原成纳米小钯种，利用表面活性剂进行进一步组装成多孔、空心的钯纳米材料，合成过程需要经过还原、修饰和组装生长三步才能完成；并且，保存时间短，存在一定量的大尺寸(100nm)，虽说大尺寸从数量上的确少，但是从质量比上来说大尺寸占了相当大的质量，大大影响单位质量下的各种性能参数。金属置换法的条件也十分苛刻且不易控制。

模板法：是将具有纳米结构、形状容易控制的物质作为模板,通过物理或化学的方法将相关材料沉积到模板的孔中或表面,而后移去模板，得到具有模板规范形貌与尺寸的纳米材料的过程；即需要制备或购买模板把氯钯酸还原在纳米模板颗粒上，然后将模板利用其他特殊的处理方法除去。

可见，这些合成方法的缺陷：对于所制备的初始钯纳米粒子的尺寸、形貌无法进行很好的控制，对于最终得到的材料均一性差；并且，还存在实验步骤复杂，条件苛刻，成本非常高的缺陷。

并且目前大部分文献报道的合成贵金属纳米粒子的方法中都引入PVP、CTAB等表面活性剂，引入表面活性剂可以有效的控制贵金属纳米粒子的形貌和稳定性，但同时因为表面活性剂和纳米晶体表面的强吸附，覆盖了活性位点，导致其催化活性降低。

总而言之，上述因素都极大地影响了多孔钯材料的应用。提高对制备多孔钯纳米材料的可控性以及多孔钯纳米材料制备的工艺效率十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔纳米钯、制备方法及其应用，制备的海胆状钯纳米粒子相较于商业Pd碳催化剂卓越的催化性能。

本发明的另一目的在于提供一种多孔氢氧化钯纳米球的制备方法，采用一步合成法，操作简单，重复性强。

本发明提供的一种多孔纳米钯的制备方法，包括以下步骤：

将强碱溶液和钯源均匀分散于去离子水中，常温搅拌反应，加入无水乙醇，避光加热煅烧，即得。

进一步的，钯源与强碱的摩尔比为1:10-200；

所述钯源选自四氯钯酸钾溶液。所述四氯钯酸钾溶液浓度为10-100mmol/L。