[发明专利]一种PtIr合金纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种PtIr合金纳米材料及其制备方法和应用，属于贵金属催化剂材料制备的技术领域。所述的PtIr合金纳米材料的制备方法，包括以下步骤：1）将铱源、铂源、分散剂与醇/水溶液混合得到混合体系S1；2）调节上述混合体系S1的pH值至碱性，然后加入还原剂进行反应并将所得产物进行煅烧，得到PtIr合金纳米材料。本发明采用低温化学还原方法制备得到PtIr合金纳米材料，所述制备方法简单高效，制备得到的PtIr合金纳米材料具有均匀分散的颗粒形貌，作为催化剂应用于质子交换膜酸性析氧反应中具有高活性和高稳定性，这为合金纳米材料在催化、能源、环境等领域的应用提供了新思路。

技术领域

本发明涉及贵金属催化剂材料制备的技术领域，尤其涉及一种PtIr合金纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着日益增长的低碳减排需求，氢的绿色制取技术受到广泛重视，利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多制氢技术中碳排放最低的工艺。此外，与碱性电解水相比、质子交换膜（PEM）电解水可以实现大电流密度下的制氢，且PEM电解槽响应时间短，能够容忍电源的功率波动性，能够完美耦合可再生能源。然而，由于质子交换膜局域的强酸性环境，对催化剂的耐腐蚀性要求极高。因此，开发高效稳定的酸性析氧催化剂非常关键。当前PEM电解槽的催化剂研究主要是基于Ir、IrO₂材料，但是Ir的高成本、低储量及有限的催化活性限制了其实际应用。因此，发展一种高效稳定的低Ir基含量的催化剂对工业PEM电解水制氢具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种PtIr合金纳米材料及其制备方法和应用。所述PtIr合金纳米材料的制备方法简单易操作，制备得到的PtIr合金纳米材料具有均匀分散的纳米颗粒形貌，应用于质子交换膜酸性析氧反应中具有高活性和高稳定性。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种PtIr合金纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将铱源、铂源、分散剂与醇/水溶液混合得到混合体系S1；

2）调节上述混合体系S1的pH值至碱性，然后加入还原剂进行反应并将所得产物进行煅烧，得到PtIr合金纳米材料。

本发明制备方法中，通过还原铱源、铂源并做煅烧处理得到所述的PtIr合金纳米材料。

优选的，所述步骤1）中的铱源选自氯铱酸、乙酰丙酮铱、氯铱酸钠、氯化铱中的一种或多种；更优选的，所述铱源选自氯铱酸。

优选的，所述铂源选自氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯铂酸氨、氯化铂中的一种或多种；更优选的，所述铂源选自氯铂酸。

本发明优选的，所述步骤1）中铱源与铂源的摩尔比为（0.05~4）：0.5；更优选为（0.2~2）：0.5。在本发明的一些具体实施例中，所述铱源与铂源的摩尔比为1：0.5、1:1或0.5:1。

优选的，所述铱源与醇/水溶液的比为0.02 mmol：（2~50）mL；更优选为0.02 mmol：（4~30）mL 。在本发明的一些具体实施例中，所述铱源与醇/水溶液的比为0.02 mmol：6 mL。

上述醇/水溶液为醇类溶剂的水溶液，所述醇类溶剂包括但不限于乙醇、异丙醇、乙二醇等。所述醇与水的体积比为2：（2~10）。

在上述制备方法中，分散剂的加入使PtIr合金在制备过程中不易团聚，使得制备得到的PtIr合金纳米材料颗粒分布更均匀。

本发明优选的，所述步骤1）中分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、二烷基二硫代磷酸吡啶盐(PyDDP)、四正辛基溴化铵（TOAB）中的一种或多种。

优选的，所述分散剂与铱源的摩尔比为（0.01~2.8）：0.8；更优选为（0.02~1.8）：0.8。