[发明专利]一种超细支链钯-铂双金属纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超细支链钯‑铂双金属纳米颗粒及其制备方法和应用。首先通过CTAC、H₂PdCl₄、NaOH和NaBH₄制备种子溶液；然后通过CTAC、H₂PdCl₄、NaOH、种子溶液和抗坏血酸制备生长溶液；最后通过生长溶液、H₂PtCl₆、抗坏血酸制备得到超细支链钯‑铂双金属纳米颗粒。其形貌为在球形的钯纳米离子的边缘生长有4～5nm的铂纳米粒子的枝晶，枝晶直径为0.5～0.8nm。本方法制备简单，反应条件温和，所得超细支链钯‑铂双金属纳米颗粒的相貌和尺寸比可通过调节加入的Pd球的大小或氯铂酸的量而变化，其对甲醇氧化较商业铂碳具有优异的性能。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域和电化学应用研究领域，具体涉及到一种超细支链钯-铂双金属纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

累积的人为能源需求以及二氧化碳排放量的持续增加引发了非化石燃料资源的迫切需求。包括太阳能，风能，地热能，波能源和燃料电池在内的可替代替代品正在积极追求。燃料电池被认为是领先的替代绿色能源技术，应用范围广泛包括运输，便携式电力和固定发电。

目前，基于Pt的电催化剂占主导地位，但价格昂贵，供应有限。作为替代方案，使用高活性和稳定的催化剂的设计Pt和Pd基纳米材料已经成为一个令人感兴趣的领域。

但目前合成电化学催化剂具有以下几个问题：第一，所需合成材料昂贵；第二，合成条件比较苛刻；第三，合成产率不高且提纯步骤比较繁琐。因此，为了大幅提高电化学催化剂的应用，就必须发展一种便宜且合成简单的电化学催化剂合成方法。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种超细支链钯-铂双金属纳米颗粒及其制备方法和应用。本方法操作简单、所需合成温度较低，成本低，通过改变合成条件可以得到不同尺寸的双金属纳米颗粒。

本发明采取的技术方案为：

一种超细支链钯-铂双金属纳米颗粒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备种子溶液：向去离子水中依次加入CTAC水溶液、H₂PdCl₄水溶液、NaOH水溶液和新配置的NaBH₄水溶液，混合均匀后，于30～35℃恒温静置10～15s，即可得到种子溶液；

S2：制备生长溶液：向去离子水中依次加入CTAC水溶液、H₂PdCl₄水溶液、NaOH水溶液和种子溶液，搅拌条件下加入抗坏血酸水溶液，搅拌均匀后，于30～35℃恒温静置7～10小时，即可得到生长溶液；

S3：超细支链钯-铂双金属纳米颗粒的制备：向步骤S2得到的生长溶液中加入H₂PtCl₆水溶液，搅拌条件下加入抗坏血酸水溶液，搅拌均匀后，于30～35℃恒温静置5～10小时，离心后即可得到所述超细支链钯-铂双金属纳米颗粒。

所述步骤S1中，CTAC水溶液、H₂PdCl₄水溶液、NaOH水溶液和NaBH₄水溶液的摩尔浓度之比为(0.8～1.2)：(0.005～0.015)：(0.01～0.15)：(0.005～0.015)。

所述步骤S1中，去离子水、CTAC水溶液、H₂PdCl₄水溶液、NaOH水溶液和NaBH₄水溶液的体积之比为(5～10)：(1.25～1.5)：(0.2～0.3)：(0.2～0.4)：(0.5～0.8)。