[发明专利]一种硬模板法制备铂碲镍纳米线的方法

说明书

一种硬模板法制备铂碲镍纳米线的方法，包括以下步骤：1）按照现有技术中关于制备超细碲纳米线的方法制备出模板剂碲纳米线（也可以使用本申请人之前提出的制备规则弯曲碲纳米线的方法使用弯曲碲纳米线为模板剂）；2）取适量的碲纳米线，经过前序的洗涤处理，除去表面的分散剂，将其分散在去离子水溶液中，向其中加入适量的铂源和镍源，并不断搅拌；3）升高反应温度至50‑70℃下，再向步骤2）反应液中加入提前配制好的溶解有强还原剂的碱溶液；4）待碱液滴加完后，然后维持在该反应温度下继续搅拌30‑45min从而得不到一维铂基纳米线;5）反应结束后，自然冷却至室温，然后对产物经过常规的离心、去离子水洗涤即可。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池电催化剂的制备方法，具体涉及一种铂基贵金属纳米线的制备方法，尤其是一种硬模板法制备铂碲镍纳米线的制备方法。

背景技术

随着能源问题的日益突出，以燃料电池为代表的新型能源吸引着广泛的关注。由于燃料电池具有低运行温度、低污染和高的能量转换效率，因此，无论是美国能源部还是我国的863或973项目，都将燃料电池作为一个重要的研究课题。作为燃料电池不可或缺的电极催化材料，铂由于其价格高昂和含量稀少，这极大的限制了燃料电池的广泛应用。此外，在具体应用方面，单独使用金属铂为催化剂，还存在一些弊端，如一般使用活性炭为贵金属铂的载体时，在高电位作用下，会造成铂金属的腐蚀损失，金属铂在电解液中的溶解和为降低表面能而发生的小颗粒金属铂团聚成球，从而脱离负载基体，这些都会造成铂催化剂的损失。为此，提供一种高稳定性、高催化活性和成本低廉的铂催化剂具有重要的意义。

一维纳米线由于其独特的形貌特征，在各方面都有广泛的应用。对于一维铂基金属纳米线，由于一维铂纳米线自身结构连续性，这可以避免前述铂颗粒出现的溶解或团聚而损失的问题，此外，铂纳米线由于其较大的比表面积，这还有利于铂催化剂的有效利用，提高其利用率，进而对降低成本方面也有积极的影响。但是，如果仅仅以纯铂金属为原料制备金属纳米线，这还是会存在成本过高，不利于燃料电池广泛推广应用的问题。为此，研究人员提出了以铂为基，掺杂其他金属的合金纳米线的制备策略，如Stamenkovic等人提出使用溶剂热法制备Pt₃M（M为镍、钴和铁）催化剂，他们发现，这种催化剂在0.9V电压下展现出了优异的催化活性。此外，Yu等人还提出以Te纳米线为模板剂，采用分步反应的方式制备出了多种铂基贵金属纳米线，这些方法都为制备高效铂基纳米线提供了不同研究思路。为了解决现有方法中，制备的铂基贵金属纳米线的表面较为均匀，使得铂原子的利用率不够高（如Yu的方法），从而不能进一步降低燃料电池的成本的问题，本发明现提出一种高效制备表面颗粒状的铂基金属纳米线的方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术中铂基贵金属纳米线表面光滑，使得铂原子利用率较低的问题，现提出一种高效制备表面颗粒状、铂利用率较高的铂基金属纳米线的方法，尤其是以Te纳米线为硬模板剂，以镍为掺杂金属，制备了一种颗粒状PtTeNi纳米线。

为了使研究人员对本发明的技术方案有清楚的了解，现针对本发明的技术方案进行如下详细描述。

一种硬模板法制备铂碲镍纳米线的方法，包括以下步骤：

1）按照现有技术中关于制备超细碲纳米线的方法制备出模板剂碲纳米线（也可以使用本申请人之前提出的制备规则弯曲碲纳米线的方法使用弯曲碲纳米线为模板剂）；

2）取适量的碲纳米线，经过前序的洗涤处理，除去表面的分散剂，将其分散在去离子水溶液中，浓度保持在0.01-0.1mg/mL之间，然后在水浴磁力搅拌下，向其中加入适量的铂源和镍源，并不断搅拌；

3）升高反应温度至50-70℃下，再向步骤2）反应液中加入提前配制好的溶解有强还原剂的碱溶液，（注意，由于此步反应较为激烈，碱液的加入要控制在10-20滴/分钟）；