[发明专利]一种PdPb@Pt立方体电催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种PdPb@Pt立方体电催化剂及其制备方法与应用。制备方法具体包括以下步骤：(1)将钯源、铅源、十六烷基三甲基溴化铵和十八烯溶于溶剂中，溶解后使其充分反应；(2)在步骤(1)反应一段时间之后加入铂源并且继续反应；(3)将获得的产物进行离心，清洗，然后加入适量碳粉，在真空烘箱中进行干燥处理，得到含有Pd、Pb、Pt三种金属的一种核壳立方体结构。将该催化剂用于燃料电池。与现有技术相比，本发明的PdPb@Pt具有明显的核壳结构，可用作直接甲醇燃料电池阳极催化剂，显著优于商业Pt/C的电催化活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种PdPb@Pt立方体电催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

直接醇类燃料电池不受限于卡诺循环，凭借高能量转换效率，便携性和使用多种燃料的操作灵活性而吸引了研究人员的广泛关注。但是由于阳极反应缓慢，阳极反应即醇氧化反应的效率低，严重阻碍了燃料电池的广泛应用。而在燃料电池中最重要的组件是催化剂，目前催化剂依然是贵金属Pt，尽管Pt已被广泛用作醇氧化的电催化剂，但是它遭受了一些严重的问题，包括其稀缺性，高成本和较差的操作耐久性。效率低的主要原因是Pt对有毒的醇氧化中间体特别是CO的耐受性弱。

在各种碳负载铂(Pt)基纳米材料中，从Pt原子利用率的角度来看，小尺寸Pt基合金纳米晶(NCS)被认为是一类很有前途的乙醇氧化反应(EOR)电催化剂。而通过制备多种形态的Pt纳米结构催化剂，例如核-壳，中空，纳米管(NT)，纳米线(NW)，纳米枝晶(ND)和多孔结构，可以改善催化剂的活性。由于核壳立方体所具有的独特的特点，致使在催化方面显示出巨大的潜力。核壳立方体由于其高度的稳定性、丰富的活性中心和高效的质量/电子传递通道，正在成为一类超越商用贵金属催化剂和大多数金属纳米颗粒(Np)材料的新型优良电催化剂。它们在甲醇氧化反应(MOR)，乙醇氧化反应(EOR)和氧释放反应(OER)等各种电催化过程中均具有出色的性能。

然而，小尺寸Pt基合金通常表现出较差的稳定性和严重的毒害作用。

发明内容

基于现有技术中小尺寸Pt基合金稳定性较差和存在毒害的问题，本发明提供一种PdPb@Pt立方体催化剂及其制备方法与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种PdPb@Pt立方体催化剂的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)将钯源、铅源和表面活性剂溶于溶剂中，溶解后，反应，生成产物；

(2)在步骤(1)反应一段时间后加入Pt盐，继续反应；

(3)将步骤(2)获得的产物进行离心，清洗，然后加入碳粉，进行干燥处理，得到含有Pd、Pb、Pt三种金属的核壳立方体结构的催化剂，即PdPb@Pt立方体催化剂。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，所述钯源为乙酰丙酮钯(Pd(acac)₂),所述铅源为乙酰丙酮铅(Pb(acac)₂)。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，Pd(acac)₂和Pb(acac)₂的摩尔比为3:1。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，所述表面活性剂选择十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，所述溶剂为油胺和十八烯按体积比为1:1～3:2混合得到的混合溶剂。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，采用超声加速溶解，搅拌使其混合均匀。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，反应的温度为180℃，反应的时间为3h。