[发明专利]一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：将铂源溶液和铈源溶液溶入到去离子水中，超声混合均匀，溶液颜色变成淡黄色，得到前驱体溶液；向前驱体溶液中加入冰水硼氢化钠溶液，常温静置反应，反应结束后，经洗涤、离心、干燥，得即可得到三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片，该方法可在较为温和的条件下一步实现产物的制备，产物具有较大的比表面积，其组装形成的三维花状结构提供了大量的活性位点，从而达到增大铂与催化底物的接触面积进而提高催化效率，在碱性的条件下，对于葡萄糖氧化或甘油氧化具有较高的催化活性，其催化活性显著高于商业铂炭。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域和催化剂制备研究领域，涉及一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片及其制备方法和应用，具体涉及一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片及其制备方法及其在催化葡萄糖和甘油氧化中的应用。

背景技术

化石燃料的出现快速推动了工业文明的进步，为人类生活水平的提高做出了巨大的贡献。但近些年来越来越多的环境污染问题爆发，例如，臭氧层空洞、酸雨、大气污染、温室气体的过度排放造成的气候变化。化石燃料主要是煤、石油、天然气等构成，在燃烧后会生成大量的CO、CO₂、SO₂等可吸入颗粒等，这些气体是造成目前大气环境污染的主要成分。因此如果想要解决目前的环境问题，缓解人类生活压力，必须要发展环保型高效新能源代替化石燃料以降低有害气体的排放。

传统的低压燃料电池包括直接甲醇/乙醇燃料电池(DMFCs或DEFCs)，可以将液体燃料的化学能直接转化为电能，因此其效率不受卡诺循环，发电效率比普通的发动机效率都高，且反应后产物只有水和CO₂，是一种绿色的新能源技术。因此，DMFCs或DEFCs有望实现更高的能量转换效率。近年来，除甲醇、乙醇外，葡萄糖、甘油等因其能量密度高、毒性低而成为液体燃料的替代。但是目前催化葡萄糖、甘油氧化的催化即的催化效率较低，探索合适的电化学性能高、成本低的催化剂是制作低温燃料电池的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片的制备方法，在铂基体系中引入铈离子与硼离子，使金属掺杂，通过硼氢化钠一步还原合成由超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片组装成的三维花状纳米材料，制备工艺较为简单，反应条件温和。

本发明的另一目的在于提供一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片，二维Ce、B掺杂的Pt纳米片具有较大的比表面积，其组装形成的三维花状结构提供了大量的活性位点，从而达到增大铂与催化底物的接触面积进而提高催化效率，达到降低贵金属铂成本的目的。

本发明还有一个目的在于提供一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片在催化葡萄糖氧化或甘油氧化中的应用。所述三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片可在碱性条件下高效率催化葡萄糖或甘油氧化。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将铂源溶液和铈源溶液溶入到去离子水中，超声混合均匀，直至溶液颜色变成淡黄色，得到前驱体溶液；

(2)向前驱体溶液中加入冰水硼氢化钠溶液，常温静置反应，反应结束后，经洗涤、离心、干燥，得即可得到三维花状超薄二维Ce、B掺杂的Pt纳米片。

所述常温静置反应的反应时间为8h。所述常温为15～35℃的温度范围。

所述铂源溶液为氯铂酸水溶液；所述铈源溶液为硝酸铈水溶液。

铂源、铈源、硼氢化钠的摩尔量之比为(2～4)：(2～4)：(8～12)，优选为3：3：10。