[发明专利]抗氧化和高稳定性的PdZn催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种抗氧化和高稳定性的PdZn催化剂及其应用，该催化剂以ZnO与Al₂O₃作为载体，以PdZn合金纳米颗粒为活性中心，经过焙烧氧化，最后在H₂/N₂混合气中还原所得，PdZn合金纳米颗粒中的Pd:Zn摩尔比小于1，过量的锌源保证合金纳米颗粒氧化处理经再次还原后，PdZn合金的再生，同时以正丁基锂作为还原剂，采用改良的共还原法在液相体系中还原Pd和Zn的前驱体，同时将油胺作为表面活性剂和稳定剂，达到控制PdZn合金纳米颗粒的尺寸大小和形貌的目的，在合成PdZn/ZnO催化剂后使用高温焙烧的方法对PdZn/ZnO合金纳米颗粒进行氧化再还原，从而得到抗氧化性能好，稳定性好的催化剂。

技术领域：

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种抗氧化和高稳定性的PdZn催化剂的制备方法及其应用。

背景技术：

目前电动汽车使用的大多是锂离子电池，存在着充电慢，电池性能衰减快的缺点。质子交换膜的燃料电池(PEMFC)以氢气作为燃料，能量转化效率高，表现出很好的发展前景。然而氢气不易被压缩，且易燃易爆，在运输和储存等方面都存在着诸多的安全性问题。因此采用甲醇燃料的车载制氢系统，成为提供移动氢源的有效解决方案。

甲醇水蒸气重整制氢应用于质子交换膜燃料电池，一方面须设法提高重整反应的制氢效率和减少产生副产物CO，副产物CO可使燃料电池Pt电极中毒，另一方面还应尽可能地降低重整反应温度，以满足燃料电池对供氢体系的要求。因此，研发低温高活性的甲醇水蒸气重整制氢催化剂仍然是燃料电池制氢系统中最亟需解决的核心问题之一。

贵金属Pd基催化剂表现出较好的稳定性，相比于Cu基催化剂，进一步研究发现Pd基中Pd/ZnO体系的催化性能最为优异。由于PdZn/ZnO催化剂出色的性能表现，国内外众多专家学者针对PdZn/ZnO催化剂在甲醇重整制氢催化剂体系中的催化效率作了大量研究，并取得了较大成果。

现有技术中对于PdZn/ZnO催化剂经甲醇重整制氢反应后容易被氧化，PdZn/ZnO催化剂稳定性差的问题鲜有报道，且对于PdZn/ZnO催化剂的催化效率的研究，其反应时间大多为几个小时或者几十个小时，这与电动汽车在日常使用过程中的实际使用时长和间歇性驾驶场景不符，无法满足PdZn/ZnO催化剂的实际应用需求。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种抗氧化和高稳定性的PdZn催化剂的制备方法及其应用。本发明制备的催化剂抗氧化性能和稳定性好，与催化剂的实际应用场景贴合，具有广阔的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种抗氧化和高稳定性的PdZn催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将油胺溶液与十八烯溶液混合均匀，加入PdCl₂固体和ZnCl₂固体后放置在水浴锅中50℃～60℃加热搅拌，得到透明的前驱体溶液；

步骤二、新取一定量的无水十八烯溶液，在惰性气体保护气氛中，将正丁基锂溶液加入至55℃～65℃的无水十八烯溶液中，得到无色透明的中间体溶液；

步骤三、在维持惰性气体保护气氛中，将所述前驱体溶液加入至所述中间体溶液中，得到黑色的胶体溶液，保持0.5h使前驱体完全被还原，随后升温到240℃维持反应温度不变恒温搅拌老化2h，使纳米颗粒进一步融合生长，反应完成后的溶液降至室温，得到PdZn合金纳米颗粒溶液；

步骤四、维持惰性气体保护气氛，取Al₂O₃粉末加入到步骤三中所得的PdZn合金纳米颗粒溶液中得到混合浆液，搅拌3h，静置2h后于80℃下干燥8h，得到PdZn/ZnO/Al₂O₃催化剂；