[发明专利]一种Pt-Ni二元合金担载CeO2

说明书

本发明涉及一种Pt‑Ni二元金属合金担载二氧化铈纳米粒子及其制备方法。本发明利用溶剂热法一步合成Pt‑Ni二元金属合金担载二氧化铈，具体的，采用油胺油酸作为分散剂抑制晶体的长大，而加入的甲醛可以将CeO₂诱导在Pt‑Ni合金表面的空隙，探究稀土金属氧化物是否有改进催化剂的抗CO中毒能力并且提高其电催化的作用。我们利用Pt‑Ni合金基团中的空隙，将合成的直径十分小的CeO₂添加到催化剂表面，利用CeO₂的对CO的强氧化效果来改善金属催化剂的抗CO中毒能力，显著提高了其电催化稳定性。

技术领域

本发明属于功能复合纳米材料领域。具体的说，本发明涉及一种合金担载CeO₂功能材料的制备和应用。

背景技术

目前来说，质子膜燃料电池已经成为汽车与其他便携设备的高效能源供给。PEMFC中Pt基催化剂依然最好的催化剂，但是金属铂昂贵的价格是质子膜燃料电池难以大规模工业化生产的主要原因。所以添加其他过渡元素的金属，构成二元或三元金属合金来降低氧吸附键能，降低成本，但是依然面临催化剂成本高，贵金属实际利用效率不高等问题。

在燃料电池中，铂基催化剂主要是对有机燃料起到催化作用，帮助有机燃料进行反应。由于有机燃料含有大量的C元素，我们所制备的铂基催化剂在进行催化氧化的过程中，难免会产生些许CO，产生的CO会附着在催化剂表面，从而占据了催化剂的活性位点，影响催化活性，这就是我们通常所说的催化剂中毒现象。但目前应用于质子交换膜燃料电池的阳极材料中，一般制得的铂基二元合金或者三元合金催化剂材料的抗中毒能力比较差。

CeO₂具有比较稳定的正四价铈离子，我们知道CeO₂做催化剂可以对CO催化氧化。但是，单靠CeO₂做燃料电池催化剂，其氧化活性很差，这种情况下人们可能会选择添加一些贵金属像Pt以此来提高CeO₂的氧化活性。但在贵金属复合催化剂材料中，最重要的关键是载体与贵金属之间的相互作用。贵金属的存在状态以及分散度都影响着催化剂材料的活性，通过研究贵金属与载体之间的相互作用方式对催化剂材料的研发应用具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明解决了目前Pt纳米结构催化剂存在单位质量利用效率不高，易中毒等技术问题，制备一种Pt-Ni二元合金担载CeO₂的制备方法，提高Pt基纳米结构催化剂的性能。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种Pt-Ni二元合金担载CeO₂的制备方法的实验步骤如下：

（1）将1 mL油胺对应3.44 mg CeO₂的原溶液充分超声分散，取0.1—0.5 mL于离心管中，10000 r/min，15 min，离心一次，用移液枪吸取上层清液至只留沉淀；

（2）分别称取8 mg乙酰丙酮铂、12 mg乙酰丙酮镍于干净烧杯内；

（3）用量筒量取9 mL油胺加在（2）中烧杯内，移取1000 µL油酸加入烧杯内，超声10min至溶液澄清，搅拌30 min；

（4）移取800 µL（40%）的甲醛溶液，缓慢滴加至烧杯内，继续搅拌15 min，至溶液澄清；

（5）移取1 ml澄清透明的溶液于步骤（1）的离心管中，超声分散均匀，加入至步骤（4）的烧杯中，继续搅拌20 min；

（6）将所得溶液倒入聚四氟乙烯反应釜中，烘箱170 ℃下，保温12 h；