[发明专利]一种新型复合电极材料的制备及应用

说明书

本发明涉及一种新型复合电极材料的制备及应用。本发明以CZP（chiral zincophosphate）型分子筛（zeolite，缩写为zeo）为基底，包含单一锌及钴锌双元素、过渡金属和锌双元素等CZP型分子筛。通过离子交换法，以含钯化合物，在低温水热等条件下，制备出Pd@CZP分子筛复合材料。该材料的钯元素含量低于5%（质量百分含量），但是在析氢反应中能提供比市售铂炭，钯碳更好的析氢、储氢、电催化分解甲酸氧化，光催化乙醇转化等方面更好的性能。经过多次催化反应循环过程，该材料性能没有明显降低，可多次重复使用。该材料在酸、碱和加热条件下有着较好的稳定性。

技术领域

本专利涉及一种含钯的分子筛复合电极材料。本专利还涉及该材料的合成方法及应用。

背景技术

市售析氢电极主要以含铂@碳（Pt@C）材料为主。研制出不含铂的取代材料具有重要的理论和商业价值。我们首次研究出了Pd@CZP（chiral zinophosphate）分子筛（zeolite，zeo）材料复合材料。利用分子筛材料的1纳米左右尺寸的孔道开口，可以有效限制分散在分子筛表面的钯元素的团簇尺寸。分散后的钯元素和过渡金属通过限域作用以及特殊的相互作用，可能会实现较高的催化活性，从而取代铂元素。该材料实现了市售铂元素同等量级的催化效果。该复合材料比已报道的Pd@silicate-1（Pd@MFI）型分子筛具有更好的催化效果。（Pd@silicate-1型分子筛催化效果低于市售Pt@碳材料）该钯元素分子筛复合材料（Pd@CZP或Pd@Zeo）具有较高的热稳定性，而且在酸、碱体系下也有较好的稳定性。

发明内容

一种新型复合材料，基底为CZP型分子筛，分子筛骨架阳离子包含锌元素；或包含钴、锌双元素；或包含过渡金属和锌元素；优选的，过渡金属元素为一种或多种；或几种稀土元素和锌多元素，或两种以上金属和锌元素；分子筛担载钯；钯元素直径0.3-5纳米；担载的钯元素在复合材料的质量百分含量在百分之零点零一到百分之二十。复合材料粒径在几十纳米到几百微米。该材料的钯元素含量低于5%（质量百分含量），但是在析氢反应，储氢应用，电催化甲酸分解，光催化乙醇分解等方面中能提供比市售铂炭，钯碳更好的性能。该材料在酸、碱和加热条件下有着较好的稳定性。

示例一，一种复合材料的制备方法，包括：取适量50-100份锌源溶于水中，再加入适量0-50份钴源，100份磷源，搅拌制得溶液1。把适量碱液滴加到溶液1中，继续搅拌得到凝胶。加入凝胶总质量约为百分之零点一到二十份的钯源，继续搅拌。将含钯凝胶置于反应釜等密闭或敞口容器中，室温晶化12-60小时。得到产物。

示例二，一种复合材料的制备方法，包括：取适量50-100份锌源溶于水中，再加入适量0-50份钴源，100份磷源，搅拌制得溶液1。把适量碱液滴加到溶液1中，继续搅拌得到凝胶。加入凝胶总质量约为百分之零点一到二十份的钯源，继续搅拌。将含钯凝胶置于反应釜等密闭容器中，加热到50到80摄氏度，晶化2-12小时。得到产物。

示例三，一种复合材料的制备方法，包括：取适量50-100份锌源溶于水中，再加入适量0-50份钴源，100份磷源，搅拌制得溶液1。把适量碱液滴加到溶液1中，继续搅拌得到凝胶。加入凝胶总质量约为百分之零点一到二十份的钯源，继续搅拌。将含钯凝胶置于敞口容器中，放入超声反应器，控制温度室温到80摄氏度，超声0.5-24小时。得到产物。

示例四，一种复合材料的制备方法，包括：取适量50-100份锌源溶于水中，再加入适量0-50份钴源，100份磷源，搅拌制得溶液1。把适量碱液滴加到溶液1中，继续搅拌得到凝胶。加入凝胶总质量约为百分之零点一到二十份的钯源，继续搅拌。将含钯凝胶置于敞口容器中，放入微波反应器，控制温度30到80摄氏度，晶化0.5-24小时。得到产物。

对比示例一到四，示例三和四可以较快检测出产物，示例二可以得到最大担载量，示例一可以得到最高的晶化度和热稳定性。