[发明专利]一种立方晶体结构的铂/二氯化铂复合材料及其非线性合成方法与应用

说明书

本发明涉及一种立方晶体结构的铂/二氯化铂复合材料及其非线性合成方法与应用，所述方法包括如下步骤：S1：将对硝基苯酚、溴酸钠和硫酸在室温下进行反应，用开位电路‑时间曲线记录该化学振荡反应；S2：在反应进行中，向体系中一次性加入二氯化铂原料，反应结束后，取出反应液离心清洗，从而得到所述立方晶体结构的铂/二氯化铂催化复合材料。所述制备方法是通过创新性的将非线性化学振荡与贵金属的制备相结合，从而得到了具有优良制氢性能的立方晶体结构的铂/二氯化铂催化复合材料，可将其用于电解水制氢领域，具有良好的应用前景和工业化潜力。

技术领域

本发明提供了复合材料及其制备方法与用途，更具体而言，提供了一种可用于电解水制氢的立方晶体结构的铂/二氯化铂复合材料及其非线性合成方法与应用，属于无机功能材料领域。

背景技术

随着越来越多的环境问题及化石燃料的不可再生，急需发展新技术替代能源转换及储存装置如太阳能电池、锂离子电池、超级电容器及燃料电池等来解决能源危机。近来，研究者们寄希望于研发出高性能的燃料电池，而其中催化剂性能是控制燃料电池性能提高的重要因素。铂族金属因其熔点高、导电性好、耐腐蚀和高温稳定性好且作为燃料电池中最有效的催化剂自然而然的引起了人们的广泛关注。但是Pt基催化剂作为贵金属中的一种，高成本使得其不能在燃料电池中商业化应用。因此，研究和开发新的催化剂降低Pt负载量，增加催化剂的使用效率和稳定性迫在眉睫。

迄今为止，人们在这方面做了很多探索并研究出多种合成Pt纳米结构的方法，例如：无机离子的引入、模板诱导法、电化学反应、种子生长法和高温条件下有机Pt前驱体的分解等方法。目前，研究者们主要通过湿化学法和电化学法已经合成出线状、分支状、球状、棒状、多面体和枝状结构等多种形貌的铂纳米结构。

厦门大学的孙世刚课题组采用电化学法成功的制备了由高指数晶面裸露的Pt和Pd的四六面体纳米晶体，这些材料展现出比传统 Pt和Pd催化剂更优异的催化性能。

而Manfune F等人则是采用激光辐射的方法合成了粒径大约为 6nm的Pt粒子，之后又采用高强度的UV脉冲激光的方法，以十二烷基磺酸钠作为稳定剂，搅拌均匀后，合成了粒径平均值为1.5nm 的纳米铂颗粒。

Lee及其合作者制备出了五重孪晶的Pt纳米棒。Shviro等人用电腐蚀反应合成了中空的八面体和立方八面体Pt-Ni-Au纳米结构。

目前，电化学法和湿化学法是形状控制合成的常用方法，科学家们通过这两种方法已经合成了大量不同形貌的贵金属纳米催化剂，但电化学法对实验要求高且不可大批量生产，湿化学法则需引入合适的功能分子。因此，基于以上合成方法的缺陷，利用化学反应体系的自组织和自调控，来获取反应速率或功能分子浓度的自调控(如非线性振荡)，还没有被研究应用，显然此新颖的动力学调控手段的开发，对实现可控制备新结构、高性能贵金属纳米催化剂提供了前所未有的机遇和挑战，而这也正是本发明得以完成的基础所在和动力所倚。

发明内容

为了克服上述所指出的合成铂族贵金属方法存在的诸多缺陷，寻求一种简单、快速、经济且环保的方法来制备具有规则形貌的铂族复合材料的方法，并研究其在电催化领域中的应用，本发明人进行了深入的研究，在付出了大量的创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明的技术方案和内容涉及一种立方晶体结构的铂 /二氯化铂催化复合材料及其制备方法与应用。

更具体而言，本发明涉及如下的多个方面。

第一个方面，本发明涉及一种立方晶体结构的铂/二氯化铂催化复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1：将对硝基苯酚、溴酸钠和硫酸在室温下进行反应，用开位电路-时间曲线记录该化学振荡反应；

S2：在反应进行中，向体系中一次性加入二氯化铂原料，待反应结束后，取出反应液离心清洗，从而得到所述立方晶体结构的铂/二氯化铂催化复合材料。