[发明专利]一种三维多孔金银铂三元合金纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种三维多孔金银铂三元合金纳米材料及其制备方法与应用，该纳米材料包括至少一个三维多孔金银铂三元合金纳米球，该三维多孔金银铂三元合金纳米球是具有连续结构合金骨架的纳米球，并且在合金骨架之间具有多个呈三维分布的纳米级孔道。其制备方法包括：将氯铂酸钾、抗坏血酸、金@银纳米立方块胶体溶液混合并反应制得金@银铂纳米立方块胶体溶液；然后与去离子水混合进行激光辐照，制得金银铂三元合金纳米球胶体溶液；再加入刻蚀剂去除部分银元素即可制得。本发明尺寸均一、单分散性好，具有较大的比表面积和很多的活性位点，对甲醇具有优异的电催化活性和稳定性，而且能够大幅缩减制备过程中的反应时间，加工过程简单易操作。

技术领域

本发明涉及三元合金纳米材料领域，尤其涉及一种三维多孔金银铂三元合金纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着经济的迅猛发展，我国对能源的需求日益增加。化石能源作为目前全球消耗的最主要能源，在给我们带来方便的同时，也对地球环境造成了严重污染，因此开发可代替化石能源的清洁能源变得越来越重要。

在各种各样的清洁能源中，燃料电池已经成为解决能源和环境问题的重要途径。由于甲醇燃料电池具有工作效率高、环境友好等特点，因此被广泛应用于便携式设备。相比于氢能源，甲醇是一种更加便宜的液态燃料，便于存储、易运输，且具有更高的理论能量密度，因此甲醇燃料电池在新能源领域具有非常好的应用潜力。

目前，甲醇燃料电池的催化剂主要采用铂纳米材料制成，但是传统铂纳米材料在制备过程中，会产生毒化、析出等副作用，这使得铂纳米催化剂的有效面积活性和质量活性逐渐降低，严重影响了甲醇燃料电池的使用寿命。此外，制备铂纳米材料所需的金属铂储存量低、价格昂贵、成本高，十分不利于电池的大规模商业化应用。为了提高甲醇燃料电池所使用催化剂的催化活性和稳定性，人们通过多方法制备出具有不同结构的铂以及铂基纳米催化剂，例如：具有高指数晶面的铂纳米粒子、空心铂钯合金、铂镍合金、银铂合金等，但这些材料的制备方法大多工序复杂、反应周期长，而且并不能很好的解决上述催化活性和稳定性问题。

发明内容

为了解决现有技术中甲醇燃料电池所使用催化剂的催化活性不高、稳定性差、加工复杂、反应周期长等技术问题，本发明提供了一种三维多孔金银铂三元合金纳米材料及其制备方法与应用。该三维多孔金银铂三元合金纳米材料尺寸均一、单分散性好，具有较大的比表面积和很多的活性位点，对甲醇具有优异的电催化活性和稳定性，而且能够大幅缩减制备过程中的反应时间，加工过程简单易操作。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种三维多孔金银铂三元合金纳米材料，包括至少一个三维多孔金银铂三元合金纳米球，并且每个三维多孔金银铂三元合金纳米球中，金、银、铂三种元素的原子百分比为10～30：60～80：1～10；其中，所述三维多孔金银铂三元合金纳米球是具有连续结构合金骨架的纳米球，并且在合金骨架之间具有多个呈三维分布的纳米级孔道。

优选地，所述三维多孔金银铂三元合金纳米球的直径为1～10nm。

优选地，所述纳米级孔道的直径为1～10nm。

一种三维多孔金银铂三元合金纳米材料的制备方法，包括：

步骤A、将氯铂酸钾、抗坏血酸、金@银纳米立方块胶体溶液混合在一起，使混合后液体中氯铂酸钾的浓度为0.0001～0.0005mol/L，抗坏血酸的浓度为0.001～0.004mol/L，并反应0.5～1小时，从而制得金@银铂纳米立方块胶体溶液；

步骤B、将金@银铂纳米立方块胶体溶液与去离子水混合在一起，并对其进行激光辐照，激光功率为670～700伏，辐照时间为60～120秒，从而制得金银铂三元合金纳米球胶体溶液；