[发明专利]一种花状AgPd纳米合金及制备和使用方法

说明书

本发明涉及一种花状AgPd纳米合金及制备和使用方法，是利用溶液共还原法制备一种花状PdAg纳米合金催化剂，引入较便宜的Ag为合金化元素，使用抗坏血酸和水合肼为还原剂，使用Apzc作为形貌控制剂，制备出的AgPd纳米合金催化剂的平均粒径为320nm，分散性良好，形貌为花状，其中AgPd纳米合金催化剂中银的含量为25～75％，钯的含量为25～75％，所述的百分比为原子百分比。花状AgPd纳米合金催化剂的电化学比表面积为3.79～10.37m²/g，具有优异的催化活性和稳定性，在0.7V vs.RHE时的电流密度为1.75～26.16mA/cm²。在模拟太阳光照下，制备出的纯Pd和Ag₅₀Pd₅₀纳米合金催化剂的氧化峰电流分别从8.52mA/cm²提高到9.11mA/cm²，以及从26.16mA/cm²提高到30.97mA/cm²。

技术领域

本发明属于电催化和光催化技术领域，涉及一种花状AgPd纳米合金及制备和使用方法，具体涉及一种花状AgPd纳米合金及其在甲酸盐氧化反应电催化和表面等离子体催化上的应用。

背景技术

液体燃料电池能够高效地将化学能转化成电能，具有比能量高、燃料运输便捷和环境友好等特点，在便携式电源和电动汽车等领域能够发挥巨大的应用潜力。其中，以液体甲酸为燃料的直接甲酸燃料电池由于其高开路电压、低毒性和低燃料渗透率，受到了人们的日益关注，影响直接甲酸燃料电池性能的关键因素之一是甲酸氧化反应，与酸性介质中的甲酸氧化反应相比，碱性介质中的甲酸盐氧化反应表现出较快的反应动力学和较小的过电位。而且，在碱性介质中，一些非贵金属的氧还原电催化剂的稳定性较好，进一步地降低了燃料电池的总成本。因此，在过去的几年里，直接碱性甲酸盐燃料电池一直是研究的热点。

催化甲酸盐氧化反应的催化剂主要是贵金属Pt和Pd，Pd的储量更丰富，催化活性更优异，所以直接甲酸盐燃料电池的阳极催化剂以商业化Pd/C催化剂为主。但是，Pd/C商业催化剂仍然存在成本高、Pd纳米颗粒易团聚和电化学稳定性差等缺点，从而阻碍了直接甲酸盐燃料电池的大规模商业化应用。目前，Pd的掺杂或合金化是解决这些问题的有效方法，Pd-M(M＝Ag、Cu、Au)合金可以有效地改善Pd基催化剂的电催化性能。

文献(Electrochimica Acta 210(2016)285)通过原子层沉积技术制备了一种Pd-on-Ag/CNTs催化剂，结果发现其催化活性、稳定性和抗中毒能力都明显提高。

文献(Electrochimica Acta 137(2014)654)利用溶液还原法制备了PdCu/C电催化剂，其催化活性和稳定性都比Pd/C商业催化剂有了明显的提高。

文献(International Journal of Hydrogen Energy 38(2013)15532)中报道了一种PdAu核壳纳米颗粒具有较高的催化活性，优于钯黑商业催化剂。

文献(International Journal of Hydrogen Energy 41(2016)13190)采用湿化学法合成了平均粒径约为15nm的CuPdAu/C催化剂，其催化活性和稳定性都远高于Pd/C商业催化剂。

虽然Pd-M(M＝Ag、Cu、Au)纳米合金在电催化甲酸盐氧化反应中已经有了初步进展，但Pd-M合金化效果不如甲酸氧化，氧还原和甲醇氧化反应电催化性能提高显著。甲酸盐氧化反应电催化性能的Pd-M合金化效果不显著，电催化活性不够优良，成本过高，难以满足当前商业化燃料电池需要等现有技术中的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种花状AgPd纳米合金及制备和使用方法，是一种甲酸盐氧化反应用花状AgPd纳米合金催化剂的制备方法和一种表面等离子体共振技术提高电催化性能的方法。