[发明专利]一种Pt@Pd纳米线的制备方法

说明书

本发明公开了一种Pt@Pd纳米线的制备方法：将PVP和Na₂PdCl₄溶于甲醇中，加入去离子水，通氮气，再通入CO气体15‑25min，反应6‑7h，加入丙酮，用硫酸溶液调节pH为1.5‑2.0，离心洗涤，干燥得Pd纳米线；将修饰好的Pd纳米线的电极放在氮气饱和的H₂SO₄溶液中，活化30‑40min，然后转移到由氮气饱和的H₂SO₄和CuSO₄组成的混合溶液中，沉积2‑3h，迅速转移至由H₂PtCl₄和H₂SO₄组成的混合溶液中，静置40‑50min，重复以上步骤三次即得。该方法制备的Pt@Pd纳米线具有较高的电催化活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种Pt@Pd纳米线的制备方法。

背景技术

低温质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有能量转化效率高、洁净无污染等优点，已受到广泛关注，但由于其阴极氧还原固有的缓慢的动力学，且需要使用大量的铂催化剂，导致电池成本高昂，严重制约了燃料电池的商业化发展。传统的氧还原催化剂主要为负载到导电碳材料上的零维Pt纳米粒子（Pt/C），但这种小尺寸（2~5nm）的零维纳米颗粒催化剂因其表面能较高易发生聚集。同时，在苛刻的电池运行条件下，易发生催化剂纳米颗粒溶解、碳支撑载体腐蚀等现象，导致贵金属铂的流失，严重影响了催化剂的耐久性。一维纳米结构催化剂由于固有的结构特征，对于解决燃料电池催化剂的耐久性有着诱人的前景。首先，相对于零维纳米结构，一维纳米结构具有更少的晶格缺陷，抗氧化性强，其结构的各向异性减少了晶粒边界的数量和粒子间隙的数目，利于电子传输和传质，提高了导电性；其次，一维纳米结构催化剂作为自支撑催化剂，不需要活性炭作为支撑，避免了碳载腐蚀造成的铂流失；最后，一维纳米结构催化剂可以避免纳米颗粒的聚集、迁移或流失的弊端，较好地保持催化剂的一维形貌，具有更高的结构稳定性。因此，一维纳米结构电催化剂受到了越来越多的重视。近年来，一些研究表明Pt、Pd纳米线，纳米管等一维催化剂与商业化Pt/C纳米颗粒催化剂相比，不仅具有更高的催化活性，催化剂的耐久性也得到了显著提高。越来越多的课题组通过对一维催化剂的电子结构和几何结构的调控制备了高稳定性和低成本催化剂，包括通过组分调控（添加Cu、Au、Ni等元素）制备二元或三元纳米线和纳米管以及表层富铂的一维纳米催化剂、通过结构调控制备不同尺寸的中空结构一维纳米催化剂等。目前，燃料电池需要负载大量金属铂以加快阴极氧还原动力学，铂作为一种贵金属，资源稀缺，价格昂贵，严重限制了燃料电池的商业化发展。此外，电催化反应为表面过程，只有表面或者近表面的原子才有可能被利用，表层富铂核壳结构的设计既可以降低Pt的用量，又可以通过电子或几何效应改善催化剂的活性和稳定性，制备高性能“低铂载量”的燃料电池催化剂。核壳结构催化剂的制备方法有很多，主要包括：一种金属沉积到另一种作为核的金属上；选择性去除有序合金中的一种元素；热处理使有序合金中的一种元素分离至表面或中心处等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Pt@Pd纳米线的制备方法。

本发明通过下面技术方案实现：