[发明专利]一种微米级多孔Rh纳米片的制备方法

说明书

本发明公开了一种微米级多孔Rh纳米片的制备方法，该方法以1‑萘酚为络合剂，水和乙醇为溶剂，甲醛为还原剂，采用简单的1‑萘酚介导的湿法化学法，通过水热反应将Rh³⁺还原成微米级多孔Rh纳米片，制备方法绿色、简单、经济，适合工业化大规模生产。本发明制得的Rh纳米片由小粒子组成，低配位原子多(孔/边原子和晶界原子)、原子利用率高以及表面积大，显示出丰富的活性中心，对甲醇吸附能大、反应势垒低，不仅对进一步发展Rh基纳米结构有重要意义，而且可作为甲醇电氧化反应的催化剂，为Rh基纳米晶的实际应用奠定基础。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种微米级多孔Rh纳米片的制备方法，该Rh纳米片作为催化剂在催化甲醇电氧化反应方面展现出较高的催化活性。

背景技术

二维材料历史上是最广泛研宄的材料类之一，这是由于当电荷和热传输限于平面时发生的丰富的不寻常的物理现象。贵金属纳米催化剂的结构/电子状态一般在催化活性中起着重要的作用。目前，二维贵金属纳米材料具有超高的比表面积、优异的电子迁移率和导电性，同时由于其特殊的表面不饱和原子和独特的电子态，使其在新兴能源相关的电催化领域具有极高的应用价值。然而，金属原子倾向于形成三维密堆积结构，使得液相合成具有大量不饱和配位原子的纳米片状结构成为极大的挑战。现有合成方法只能制备出具有表面活性剂包覆的贵金属纳米片状结构，表面活性剂的包覆使得其表面催化活性位点被覆盖，从而限制了其导电性与电催化活性。因此，为了提升贵金属二维纳米材料表面活性位点，提高催化效率，并结合二维纳米材料的优点，许多贵金属基纳米片已经被成功制备，通过各种巧妙的湿化学方法。

在甲醇氧化反应(MOR)过程中，Pt催化剂作为商业化的催化剂，显示出较高的活性和稳定性。虽然双/三金属Pt基电催化剂(如Pt-Ru、Pt-Pd)相对于商业化Pt催化剂，通常表现出改进的催化性能，但这些Pt阳极电催化剂依旧存在活性低，成本髙的缺点，这促使我们去探索更先进和更高效的MOR催化剂。前面的工作己经证明，Rh纳米晶在碱性介质中对甲醇氧化反应具有优良的电催化活性。目前，二维Rh纳米片有效地提高了表面原子的催化活性，己成为了近期的研究热点。但是，目前对于Rh纳米多枝状催化剂的报道较少，这主要是因为Rh的表面能比其他贵金属(如铂、钯、金等)较高，限制了铑的可控合成。因此，Rh基电催化剂迫切需要一种简单有效的制备二维多孔纳米片的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种1-萘酚辅助的湿法化学法还原Rh³⁺的前驱体制备形貌可控的微米级多孔Rh纳米片的方法。

针对上述目的，本发明采用的技术方案是：将RhCl₃、1-萘酚加入去离子水与乙醇的混合溶剂中，混合均匀，所得混合液静置1～2分钟使Rh³⁺和1-萘酚络合形成萘酚-Rh³⁺络合物，然后加入甲醛，在密闭条件下80～120℃还原反应5～12小时，反应完后用乙醇离心洗涤、真空干燥，得到微米级多孔Rh纳米片。

上述制备方法中，所述RhCl₃与1-萘酚、甲醛摩尔比为1:5～9:120～300，优选RhCl₃与1-萘酚、甲醛摩尔比为1:6～7:180～200。

上述制备方法中，进一步优选所得混合液中RhCl₃的浓度为0.005～0.015mol/L。

上述制备方法中，优选所述去离子水与乙醇的体积比为1:1～2。

上述制备方法中，优选在密闭条件下100～110℃还原反应6～8小时。

本发明的有益效果如下：