[发明专利]一种超细合金纳米线的制备方法

说明书

本发明提供了一种超细合金纳米线的制备方法，属于燃料电池催化剂技术领域。本发明所提供的制备方法包括如下步骤：将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。本发明用一氧化碳辅助制备超细合金纳米线，CO兼具还原剂和形貌控制剂的重要作用，同时与形貌主控制剂十六烷基三甲基溴化铵和主还原剂葡萄糖共同作用，通过溶剂热反应即可得到直径约为1nm的超细合金纳米线，该方法简单，具有普遍适用性，可根据需要制备二元合金纳米线、三元合金纳米线或四元合金纳米线。此外，本发明所提供的制备方法还具有产率高的优势。

技术领域

本发明涉及燃料电池催化剂技术领域，尤其涉及一种超细合金纳米线的制备方法。

背景技术

随着科技进步和经济发展，全球能源需求不断增加，环境问题不断加剧。为此，人们构建了一个基于电催化的氢能经济系统，即质子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池能量转化率高且环保，是实现氢能经济的重要能源转换设备，其中阴极氧还原催化剂决定着质子交换膜燃料电池最终的性能和成本。贵金属纳米材料尤其是铂基纳米晶是公认的最有效的阴极氧还原催化剂，但是目前商用的铂碳催化剂的活性和稳定性差，极大增加了质子交换膜燃料电池的成本，限制了其大规模应用。合金化、结构及维度调控是同时提高催化剂中铂利用率和催化性能的有效途径，其中一维结构的超细合金纳米线不仅可以最大化暴露铂活性位点数，还可以有效抑制由奥氏熟化和团聚引起的活性下降。另外，超细合金纳米线的各向异性的结构与碳基底具有更大的相互作用面积，对增强催化剂稳定性非常有利。目前，超细合金纳米线的制备方法通常涉及氮气脱气、持续氢气辅助等复杂步骤，或者需要多步合成的方法，且目前的超细合金纳米线的制备方法不具有普遍适用性，只能制备某种超细合金纳米线，因此，亟需研发一种简单，具有普适性的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细合金纳米线的制备方法，本发明所提供的制备方法简单，且具有普遍适用性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种超细合金纳米线的制备方法，包括如下步骤：

将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；

向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。

优选地，所述贵金属有机盐包括乙酰丙酮铂，所述3d过渡金属有机盐包括乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的至少一种。

优选地，当所述超细合金纳米线为二元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮钴，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比为1:0.2～3.6。

优选地，当所述超细合金纳米线为三元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的任意两种，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比为1:0.89～1.2。

优选地，所述贵金属有机盐与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1.8～12；所述贵金属有机盐与葡萄糖的质量比为1:1.4～12。

优选地，所述一氧化碳的充入以鼓泡的方式进行，对于含有10mL油胺的原料混合液，一氧化碳的流量为45～55mL/min，鼓泡时间为3～7min。

优选地，所述溶剂热反应的温度为170～180℃，时间为1～4h。

优选地，所述溶剂热反应完成后，还包括将所述溶剂热反应所得反应液进行离心分离，然后将所得固体进行洗涤。

优选地，所述离心分离的转速为3000～5000rpm，时间为5～7min。