[发明专利]Pdx

说明书

本发明公开了一种具有密排六方结构的单相Pd_xPt_(50‑x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒及其制备方法和应用，属于合金材料和电化学技术领域。本发明通过多元醇还原法制备合成了Pd_xPt_(50‑x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒，颗粒具有单一的密排六方结构，合金中Pd成分的摩尔比在2.5～15之间，纳米颗粒的尺寸在10～50nm之间。本发明方法合成的Pd_xPt_(50‑x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒具有低Pt含量、无杂相、高ORR及HER活性和稳定性的优点，对实现少铂化技术在燃料电池、商业电解水方面的大规模应用具有潜在价值。

技术领域

本发明属于合金材料和电化学技术领域，具体涉及一种具有密排六方结构的单相Pd_xPt_(50-x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

氧还原反应(ORR)、氧气析出反应(OER)、氢气析出反应(HER)是燃料电池、电解水、金属-空气电池等先进能源存储和转换技术中的核心过程。当前电化学ORR、OER以及HER最佳催化剂为Pt系贵金属，考虑到Pt催化剂的稀缺性和单一功能性，采用合金化手段调整其电子结构，成为减小Pt金属用量，提高催化性能的重要手段。在众多Pt基合金中，BiPt合金纳米结构拥有独特的电子结构，在ORR过程中具有良好的抗CO中毒特性，且理论上具有很高的HER活性。然而现有研究表明BiPt合金的ORR活性及稳定性有待提升，此外，基于BiPt合金的高活性HER电催化剂的报导极少。

发明内容

贵金属Pd在地球上储量约为Pt的十倍，且成本较低，其在ORR等电化学反应中拥有较高的反应活性。考虑到同族贵金属相近的原子半径和化学性质，本发明的目的在于提出通过Pd元素掺杂对Pt原子进行部分替换，制备具有密排六方结构的单相Pd_xPt_(50-x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒，通过合金中的配位效应和电子结构效应提升其电催化性能，同时减少Pt的使用以降低成本。

为了实现本发明的上述目的，一方面，本发明采用多元醇还原法制备了具有密排六方结构(hcp)的单相Pd_xPt_(50-x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒。另一方面，本发明还提供了上述所述方法制得的具有密排六方结构(hcp)的单相Pd_xPt_(50-x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒及其应用。

为了实现本发明的上述其中一个目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的具有密排六方结构(hcp)的单相Pd_xPt_(50-x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒，其中：x值为2.5～15，例如，所述x值可以为2.5，5，7.5，10或15等中的任一种。

进一步地，上述技术方案，所述单相Pd_xPt_(50-x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒的粒径为10～50nm。

本发明的第二个目的在于提供上述所述具有密排六方结构(hcp)的单相Pd_xPt_(50-x)Bi₅₀三元合金纳米颗粒的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)按配比依次将液态十八烯、油胺置入四口烧瓶中，得到混合溶剂；然后向所述四口烧瓶中通高纯氮气完全排除空气，再按配比依次将乙酸铋、1，2十六烷二醇、十六烷基三甲基溴化铵倒入所述混合溶剂中，在搅拌的条件下加热溶解，待所述乙酸铋完全溶解后继续向所述四口烧瓶中加入油酸，混匀，得到混合液1，最后将所述混合液1继续加热至120～140℃反应1h，反应结束后，得到部分还原的Bi前驱物；