[发明专利]空心球链结构银-铂钌复合材料及其在电催化氧化乙醇中的应用

说明书

本发明涉及催化电极领域，具体涉及空心球链结构银‑铂钌复合材料及其制备方法和其在电催化氧化乙醇中的应用，空心球链结构银‑铂钌复合材料的制备方法包括如下步骤，a、制备枝状纳米银微结构模板，b、通过步骤a中的枝状纳米银微结构模板与铂盐、钌盐的混合溶液进行电置换反应，得到具有空心球链结构的微纳米银‑铂钌复合材料。本发明的空心球链结构银‑铂钌复合材料比表面积大、电催化性能好、性价比高。

技术领域

本发明涉及催化电极领域，特别是涉及空心球链结构银-铂钌复合材料及其在电催化氧化乙醇中的应用。

背景技术

乙醇燃料电池---直接乙醇燃料电池(DEFC)由于乙醇的天然存在性、无毒，是一种可再生能源开始引起人们的研究兴趣。直接乙醇燃料电池的电极材料主要以铂、钯基材料为主，钯基材料价格较铂基材料低，但一方面，其催化氧化乙醇的性能不如铂基材料；另一方面，钯基材料主要应用于碱性条件，在酸性条件下表现较差。目前的研究主要集中在两方面，即一方面寻找廉价催化材料以代替铂、钯等贵金属；另一方面，开发新型低含量、高性能铂基催剂，在保证催化效果的前提下，最大限度的降低成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种比表面积大、电催化性能好、性价比高的空心球链结构银-铂钌复合材料及其在电催化氧化乙醇中的应用。

本发明所采用的技术方案是：空心球链结构银-铂钌复合材料，其特征在于：包括如下步骤，

a、制备枝状纳米银微结构模板，b、通过步骤a中的枝状纳米银微结构模板与铂盐、钌盐的混合溶液进行电置换反应，得到具有空心球链结构的微纳米银-铂钌复合材料。

对上述技术方案的进一步改进为，步骤a中，枝状纳米银微结构模板的制备方法为，

(1)将亲水碳纸依次在去离子水、丙酮、去离子水中分别超声清洗；

(2)将步骤(1)中经过清洗的亲水碳纸装于铂电极夹上当作工作电极；

(3)以铂网当对电极、银丝当参比电极，置于电解池中；

(4)配制电沉积溶液，通过向0.04mol·L^-1的硝酸银溶液中滴加氨水，待溶液先变浑浊、再变无色时停止滴加；

(5)将步骤(4)中配制的电沉积溶液加入到步骤(3)中的电解池中，以-1.4V～ -1.6V恒电位沉积150s后，取出工作电极，用去离子水洗净，得到枝状纳米银微结构模板，电沉积反应方程为：Ag⁺+e^-＝Ag⁰。

对上述技术方案的进一步改进为，步骤b中，电置换反应的方法为，

(6)将步骤a中制备的枝状纳米银微结构模板置于2mmol·L^-1的K₂PtCl₄与2mmol·L^-1的RuCl₃混合溶液中，在3-5℃条件下，放置5-7小时，取出后用去离子水冲洗干净，枝状银与K₂PtCl₄和RuCl₃的电置换反应方程式为：

2Ag⁰+K₂PtCl₄＝Pt⁰+2AgCl+2KCl

3Ag⁰+RuCl₃＝Ru⁰+3AgCl；

(7)将步骤(6)中得到的枝状银-铂钌复合材料再置于浓氨水中泡10-20秒除去表面氯化银，然后取出，用去离子水冲洗干净，即得到空心球链结构银-铂钌复合材料。

对上述技术方案的进一步改进为，步骤(1)中的亲水碳纸的厚度为0.2mm，清洗时间各为5分钟。