[发明专利]一种纳米枝状Pt、制备方法及在电催化甲醇氧化中的应用

说明书

本发明提供了一种纳米枝状Pt、制备方法及在电催化甲醇氧化中的应用。纳米枝状Pt，整体尺寸从150nm到2μm不等，其上的针状结构长度在50nm到400nm，直径为10nm到20nm。本发明通过油相溶剂法合成具有纳米枝状结构的Pt纳米晶体材料，合成工艺简单，形貌结构可控，应用在电催化甲醇氧化中催化性能优异。

技术领域

本发明属于无机纳米催化材料制造领域，具体涉及纳米枝状Pt、制备方法及在电催化甲醇氧化中的应用。

背景技术

铂金属因其优异的物化性能，一直被广泛应用于催化、能源、航天、生物医学等领域。尤其在电催化领域，铂是极其重要的催化材料。但铂金属的地壳含量仅为亿分之五，储量稀少使得铂价格非常昂贵，储量少和价格高都极大制约了铂材料的使用。因此，如何提高铂的催化活性和稳定性，一直是研究的热点。

随着纳米技术的发展，研究人员发现铂的尺寸是影响铂材料的催化活性和稳定性的关键因素之一，在纳米尺度下，纳米铂展现了较宏观材料更多更优异的物理化学性能。纳米铂材料的优异性能使铂的尺寸结构调控引发了研究热潮。在过去几十年，晶种法，高温液相还原法，模板法，电化学合成等合成技术逐渐被开发，铂纳米结构调控也越来越成熟。

大量研究发现纳米线，纳米棒，纳米管等结构无需负载且具有较高的电化学活性面积和较高的催化活性。纳米线，纳米棒此类结构的制备多采用模板法。如，Wang等采用晶种生长法制备了Rh/Pt纳米线，其直径约为5nm，长度10-30nm，其催化电流密度是商业Pt/C的 1.2倍^[1]；Han等人利用毛细作用将金属盐溶液渗入二氧化硅体内，用氢气还原金属盐，制备了Ag、Au、Pt纳米线，直径约为7nm，长度在50nm～1μm之间^[2]。模板法制备的铂材料尺寸结构由模板决定，容易获得较为均一的结构。但模板法难以实现对材料的调控，且合成工艺复杂。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种纳米枝状Pt、制备方法及在电催化甲醇氧化中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

纳米枝状Pt，其整体尺寸从150nm到2μm不等，其上的分枝结构长度在50nm到400nm之间，直径为10nm到20nm。

按上述方案，所述的纳米枝状Pt为锯齿多足状结构，多足结构的每个枝上可以清晰的观察到锯齿结构。

按上述方案，所述的纳米枝状Pt为海胆状结构，整体结构及尺寸分布均匀，为150nm 到800nm，其上针状结构长50nm到400nm，直径为10nm到20nm。

一种纳米枝状Pt的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定量油胺与油酸混合，加热超声获得无色澄清溶液；

(2)在(1)中所述溶液中加入乙二醇溶液，超声获得无色澄清溶液；

(3)在(2)中所得的澄清混合溶液中加入Pt源，超声获得黄色澄清溶液；

(4)将上述黄色澄清溶液还原反应制备纳米枝状Pt。

上述方案中，步骤(1)所述油胺与油酸的体积比为9：1～7：3，温度范围为30℃～80℃，优选为50℃～80℃。

上述方案中，步骤(2)所述乙二醇与油胺和油酸溶液总体积的比例为1：40～1：2，温度范围为30℃～80℃，优选为50℃～80℃。

上述方案中，步骤(3)所述Pt源可以是乙酰丙酮铂和氯铂酸等，浓度为0.1mM～4mM，温度范围为30℃～80℃，优选为50℃～80℃。

上述方案中，步骤(4)所述反应温度为150～200℃，反应时间为2～12h。

上述纳米枝状Pt在电催化甲醇氧化中的应用。