CN104084193A - 一种Pt催化剂的制备方法 - Google Patents

一种Pt催化剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104084193A
CN104084193A CN201410321202.6A CN201410321202A CN104084193A CN 104084193 A CN104084193 A CN 104084193A CN 201410321202 A CN201410321202 A CN 201410321202A CN 104084193 A CN104084193 A CN 104084193A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
preparation
present
precursor
prepared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410321202.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104084193B (zh
Inventor
邢巍
司凤占
刘长鹏
梁亮
李晨阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS filed Critical Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority to CN201410321202.6A priority Critical patent/CN104084193B/zh
Publication of CN104084193A publication Critical patent/CN104084193A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104084193B publication Critical patent/CN104084193B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种Pt催化剂的制备方法,包括以下步骤:a)将碳载体、Pt前躯体、钛前躯体、调节剂和乙醇混合,得到混合悬浊液,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物;b)将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射,得到Pt催化剂。与现有技术相比,本发明以钛前躯体原位产生的电子作为还原剂,通过调节剂控制钛前躯体水解反应,从而控制后续的光激发电子的量和电子产生速度,从而控制新生的Pt原子在载体上的沉积,控制得到不同Pt还原程度及形貌的Pt催化剂,因此,本发明提供的制备方法能够控制碳载体、TiO2和Pt三相的界面,利于调控制得的Pt催化剂的电化学活性。

Description

一种Pt催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于催化剂的技术领域,尤其涉及一种Pt催化剂的制备方法。
背景技术
燃料电池是通过电化学反应将燃料所含化学能直接、连续地转化为电能的高效、洁净的发电系统。燃料电池包括质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。其中,质子交换膜燃料电池具有运行温度低、能量密度高、无腐蚀、启动快等优点在便携式电源和小型电源等方面具有良好的应用前景。
在质子交换膜燃料电池中,催化剂的活性和稳定性对电池的性能有重要影响。在催化剂的组成成分中,载体起到分散活性物质并提高活性物质利用率、参与构筑三相反应界面、传导反应产生电子等作用。鉴于载体较高的导电率和多孔结构,活性炭在该领域是最为广泛应用的载体,但是由于在长期运行过程中单一碳载体产生的腐蚀损失。另外,采用TiO2等金属氧化物作为燃料电池催化剂载体也有很多报道,TiO2作为广泛应用于光催化的光活性成分,在紫外光(UV)的激发下可以产生电子和空穴,而其中产生的电子可以作为还原剂进行后续的电子得失反应。
现有技术已经有很多报道提出了将碳载体与TiO2结合的策略(D.Wang,Z.Ma,S.Dai,J.Liu,Z.Nie,M.H.Engelhard,R.Kou,Low-temperature synthesis oftunable mesoporous crystalline transition metal oxides and applications as Aucatalyst supports,The Journal of Physical Chemistry C.2008(112):13499-13509):这些方法都集中于分别合成C和TiO2,然后将二者机械混合(D.M.Antonelli,J.Y.Ying,Synthesis of hexagonally packed mesoporous TiO2by amodified sol-gel method,Angewandte Chemie International Edition in English.1995(34):2014-2017);或基于碳载体和TiO2颗粒在后续步骤担载活性物质(A.Esfandiar,S.Ghasemi,A.Irajizad,O.Akhavan,M.Gholami,The decoration ofTiO2/reduced graphene oxide by Pd and Pt nanoparticles for hydrogen gas sensing,International Journal of Hydrogen Energy.2012)。但是,这样的合成策略对于碳载体、TiO2和Pt三相的界面都难以做到保证和控制。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种Pt催化剂的制备方法,本发明提供的制备方法制备Pt催化剂过程中能够对碳载体、TiO2和Pt三相界面可控,有利于调控制得的Pt催化剂的电化学活性。
本发明提供了一种Pt催化剂的制备方法,包括以下步骤:
a)将碳载体、Pt前躯体、钛前躯体、调节剂和乙醇混合,得到混合悬浊液,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物;
b)将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射,得到Pt催化剂。
优选地,所述有机酸化合物包括冰醋酸和/或苯甲酸。
本发明提供了一种上述技术方案所述的制备方法,所述有机酸化合物和Pt前躯体的摩尔比为1~4:1。
优选地,所述有机碱化合物包括三乙胺、三乙烯二胺、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7、1,5-二氮杂双环[4,3,0]壬烯-5、氨水、4-二甲氨基吡啶和四甲基胍中的一种或多种。
优选地,所述有机碱化合物和Pt前躯体的摩尔比为1~4:1。
优选地,所述Pt前躯体包括H2PtCl6和/或(NH4)2PtCl6
优选地,所述钛前躯体包括钛酸异丙酯和/或钛酸四丁酯。
优选地,所述碳载体包括活性炭、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
优选地,所述将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射后还包括:
将照射后得到的催化剂前躯体用去离子水进行洗涤、干燥。
优选地,所述去离子水的电阻为18MΩ·cm~19MΩ·cm。
本发明提供了一种Pt催化剂的制备方法,包括以下步骤:a)将碳载体、Pt前躯体、钛前躯体、调节剂和乙醇混合,得到混合悬浊液,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物;b)将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射,得到Pt催化剂。本发明提供的制备方法以紫外光激发钛前躯体原位水解得到TiO2时所产生的电子作为Pt前躯体的还原剂,得到原位生成的Pt原子,与现有技术相比,本发明以钛前躯体原位产生的电子作为还原剂,通过调节剂控制钛前躯体水解反应,从而控制后续的光激发电子的量和电子产生速度,从而控制新生的Pt原子在碳载体上的沉积,控制得到不同Pt还原程度及形貌的Pt催化剂,因此,本发明提供的制备方法能够控制碳载体、TiO2和Pt三相的界面。另外,本发明采用乙醇作为溶剂可通过水洗等方法去除,不需使用保护剂,从而避免了热处理去除保护剂带来的Pt纳米粒子的粒径增长,提高了该催化剂的甲醇电催化活性,且使制备得到的Pt催化剂的利用率较高。
附图说明
图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图;
图2为本发明实施例1的透射电子显微镜图;
图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图;
图4为本发明实施例2的透射电子显微镜图;
图5为本发明实施例3的透射电子显微镜图;
图6为本发明实施例4的透射电子显微镜图;
图7为本发明实施例5的透射电子显微镜图;
图8为本发明实施例6的透射电子显微镜图;
图9为本发明比较例的透射电子显微镜图。
具体实施方式
本发明提供了一种Pt催化剂的制备方法,包括以下步骤:
a)将碳载体、Pt前躯体、钛前躯体、调节剂和乙醇混合,得到混合悬浊液,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物;
b)将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射,得到Pt催化剂。
本发明提供的制备方法以光激发钛前躯体原位水解得到TiO2时所产生的电子作为还原剂,利用电子作为Pt前躯体还原得到的原位生成的Pt原子,与现有技术相比,本发明以钛前躯体原位产生的电子作为还原剂,通过调节剂控制钛前躯体水解反应,从而控制后续的光激发电子的量和电子产生速度,从而控制新生的Pt原子在载体上的沉积,控制得到不同Pt还原程度及形貌的Pt催化剂,因此,本发明提供的制备方法能够控制碳载体、TiO2和Pt三相的界面,利于调控制得的Pt催化剂的电化学活性。另外,本发明采用乙醇作为溶剂可通过水洗等方法去除,不需使用保护剂,从而避免了热处理去除保护剂带来的Pt纳米粒子的粒径增长,提高了该催化剂的甲醇电催化活性,且使制备得到的Pt催化剂的利用率较高。
本发明将碳载体、Pt前躯体、钛前躯体、调节剂和乙醇混合,得到混合悬浊液,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物。本发明优选将碳载体分散于乙醇中,再向其中加入Pt前躯体、调节剂和钛前躯体;更优选将碳载体分散于乙醇中后,向得到的碳载体悬浊液中通入惰性气体进行除氧,再向其中加入Pt前躯体和调节剂,搅拌后加入钛前躯体,得到混合悬浊液。本发明对所述碳载体分散于乙醇中的方式没有特殊的限制,优选通过超声的方式进行分散;所述超声的温度优选为0℃~80℃,更优选为20℃~50℃;所述超声的时间优选为0.5h~5h,更优选为1h~4h,最优选为2h~3h。在本发明中,所述惰性气体优选为氮气或氩气;所述通入惰性气体的时间优选大于等于30min,更优选为35min~60min。本发明优选在磁力搅拌的条件下加入调节剂;所述磁力搅拌的温度优选为0℃~60℃,更优选为10℃~40℃;所述磁力搅拌的时间优选为5min~150min,更优选为8min~100min,10min~20min。
在本发明中,所述碳载体优选包括活性炭、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种,更优选为活性炭和/或碳纳米管。
在本发明中,所述Pt前躯体优选包括H2PtCl6和/或(NH4)2PtCl6;所述钛前躯体优选包括钛酸异丙酯和/或钛酸四丁酯。
在本发明中,所述碳载体的质量和乙醇的体积比优选为(0.5~2)mg:1mL,更优选为(0.8~1.5)mg:1mL;所述钛前躯体和调节剂的物质的量比优选为1:0.01~1:100,更优选为1:0.5~1:10。
在本发明中,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物;所述有机酸化合物优选包括冰醋酸和/或苯甲酸,更优选为冰醋酸;所述有机酸化合物和Pt前躯体的摩尔比优选为1~4:1,更优选为2~3:1。
在本发明中,所述有机碱化合物优选包括三乙胺、三乙烯二胺、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7、1,5-二氮杂双环[4,3,0]壬烯-5、4-二甲氨基吡啶和四甲基胍(TMG)中的一种或多种,更优选为三乙胺、三乙烯二胺、4-二甲氨基吡啶和四甲基胍中的一种或多种,最优选为三乙胺;所述有机碱化合物和Pt前躯体的摩尔比优选为1~4:1,更优选为2~3:1。
得到混合悬浊液后,本发明将所述混合悬浊液进行紫外光照射,得到Pt催化剂。本发明优选在混合悬浊液进行紫外光照射后还包括:将照射后得到的催化剂前躯体用去离子水进行洗涤、干燥,得到Pt催化剂。本发明优选采用315nm~400nm的紫外光进行照射,更优选为365nm。在本发明中,所述紫外光照射的时间优选为20h~30h,更优选为24h~26h。
具体地,当以钛酸异丙酯作为钛前躯体、以H2PtCl6作为Pt前躯体、以三乙胺为调节剂时,在紫外光照射过程中,发生如下反应:
(CH3CH3CHO)4Ti+2H++2OH-→TiO2+4(CH3)2CHOH  (1);
TiO2+hv→TiO2(e-,h+)  (2);
PtCl6 2-+4e-→Pt+6Cl-  (3)。
在本发明中,所述洗涤和干燥用于去除催化剂前躯体表面的Cl-。本发明优选采用电阻率为18MΩ·cm~19MΩ·cm的去离子水进行洗涤,更优选为18MΩ·cm~18.5MΩ·cm,最优选为18.2MΩ·cm;本发明对所述洗涤的次数没有特殊的限制,优选洗涤至无Cl-存在;无Cl-存在的具体体现为在滤液中加入AgNO3溶液后无沉淀出现。
本发明对所述干燥的方式没有特殊的限制,优选采用真空干燥;所述干燥的温度优选为75℃~85℃,更优选为80℃~85℃;所述干燥的时间优选为2h~50h,更优选为10h~20h。
本发明提供的制备方法可以实现原位制备TiO2包覆碳载体、并在其上面生长Pt纳米粒子的复合催化剂结构,实现了良好的导电性和对TiO2电子效应的利用。
本发明对制备得到的Pt催化剂样品置于Rigaku-Dmax2500衍射仪中进行X衍射分析(XRD),测试条件为:Cu Kα(λ=0.15405nm)靶,扫描范围为10°到90°,扫描速度为5°/min。
XRD分析可以看出:本发明提供的制备方法在偏酸性环境中更有利于Pt在反应体系中的还原。
本发明将制备得到的Pt催化剂超声分散于乙醇中,于铜网上进行透射电镜(TEM)分析。
TEM分析结果表明:本发明从碱性条件到酸性条件下制备Pt催化剂时,酸性条件下Pt前躯体更有效还原,且从球形纳米粒子趋向与形成较短的纳米线,不同形貌的Pt纳米结构造成其与载体及TiO2的接触情况有规律的变化;结合TEM分析,Pt催化剂的晶格条纹间距相同;TiO2是以弥散状态分散于载体表面的,有利于三相界面的建立和控制。
本发明将制备得到的5mg Pt催化剂加入到50μL浓度为5wt%的Nafion溶液(Aldrich,5wt%Nafion)中超声分散30min,取10μL滴涂于玻碳电极上,室温晾干制成薄膜电极;以Ag/AgCl电极作为参比电极、Pt片作为对电极,利用三电极体系,在氮气除氧的0.5mol/L H2SO4溶液中进行循环伏安测试,扫描速率为20mV/s。
测试结果表明:本发明制备得到的Pt催化剂的Pt利用率较高,Pt利用率指的是单位质量或物质的量催化性能的优劣。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种Pt催化剂的制备方法进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
向150mL无水乙醇中加入112.6mg美国卡博特(Cabot)公司生产、商品名称为Vulcan XC-72R的活性炭,超声分散0.5h,再向活性炭悬浊液中通N2气体30min进行除氧;向上述除氧后的悬浊液中加入8mL浓度为3.7mol/L的氯铂酸水溶液和三乙胺,n(三乙胺):n(氯铂酸)=3,搅拌30min后加入钛酸异丙酯280μL,放入紫外灯下光照24h;
以电阻率为18.2MΩ·cm的去离子水将悬浊液抽滤洗涤至无Cl-,将得到的固体物质在80℃真空干燥,得到铂催化剂,该样品标记为样品-1。
本发明实施例1制备得到的铂催化剂中铂的含量为13.8wt%。
本发明按照上述技术方案所述对实施例1制备的Pt催化剂进行X射线衍射分析,结果如图1所示,图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中,曲线1为本发明实施例1制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)曲线。
本发明按照上述技术方案所述对实施例1制备的Pt催化剂进行透射电子显微测试,测试结果如图2所示,图2为本发明实施例1制备的Pt催化剂的透射电子显微镜图。
本发明按照上述技术方案所述对实施例1制备的Pt催化剂进行循环伏安测试,测试结果如图3所示,图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图,其中,曲线1为本实施例1制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线。
实施例2
本实施例采用和实施例1相同的制备方法,区别在于,三乙胺加入量:n(三乙胺):n(氯铂酸)=2。
本实施例的测试方法、实验条件均与实施例1相同,实施例2制备的催化剂的标记为样品-2。
本发明按照上述技术方案所述对实施例2得到的Pt催化剂进行X射线衍射分析,测试结果见图1,图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中,曲线2为本发明实施例2制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)曲线;
本发明按照上述技术方案所述对实施例2制备的Pt催化剂进行循环伏安测试,测试结果如图3所示,图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图,其中,曲线2为本实施例2制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线。
本发明按照上述技术方案所述对实施例2制备的Pt催化剂进行透射电子显微测试,测试结果如图4所示,图4为本发明实施例2制备的Pt催化剂的透射电子显微镜图。
实施例3
本实施例采用和实施例1相同的制备方法,区别在于,冰醋酸加入量:n(冰醋酸):n(氯铂酸)=1。
本实施例的测试方法、实验条件均与实施例1相同,实施例3制备的催化剂的标记为样品-4。
本发明按照上述技术方案所述对实施例3得到的Pt催化剂进行X射线衍射分析,测试结果见图1,图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中,曲线4为本发明实施例3制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)曲线;
本发明按照上述技术方案所述对实施例3制备的Pt催化剂进行循环伏安测试,测试结果如图3所示,图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图,其中,曲线4为本实施例3制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线。
本发明按照上述技术方案所述对实施例3制备的Pt催化剂进行透射电子显微测试,测试结果如图5所示,图5为本发明实施例3制备的Pt催化剂的透射电子显微镜图。
实施例4
本实施例采用和实施例1相同的制备方法,区别在于,冰醋酸加入量:n(冰醋酸):n(氯铂酸)=2。
本实施例的测试方法、实验条件均与实施例1相同,实施例4制备的催化剂的标记为样品-5。
本发明按照上述技术方案所述对实施例3得到的Pt催化剂进行X射线衍射分析,测试结果见图1,图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中,曲线5为本发明实施例4制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)曲线;
本发明按照上述技术方案所述对实施例4制备的Pt催化剂进行循环伏安测试,测试结果如图3所示,图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图,其中,曲线5为本实施例4制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线。
本发明按照上述技术方案所述对实施例4制备的Pt催化剂进行透射电子显微测试,测试结果如图6所示,图6为本发明实施例4制备的Pt催化剂的透射电子显微镜图。
实施例5
本实施例采用和实施例1相同的制备方法,区别在于,冰醋酸加入量:n(冰醋酸):n(氯铂酸)=3。
本实施例的测试方法、实验条件均与实施例1相同,实施例5制备的催化剂的标记为样品-6。
本发明按照上述技术方案所述对实施例3得到的Pt催化剂进行X射线衍射分析,测试结果见图1,图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中,曲线6为本发明实施例5制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)曲线;
本发明按照上述技术方案所述对实施例5制备的Pt催化剂进行循环伏安测试,测试结果如图3所示,图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图,其中,曲线6为本实施例5制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线。
本发明按照上述技术方案所述对实施例5制备的Pt催化剂进行透射电子显微测试,测试结果如图7所示,图7为本发明实施例5制备的Pt催化剂的透射电子显微镜图。
实施例6
本实施例采用和实施例1相同的制备方法,区别在于,冰醋酸加入量:n(冰醋酸):n(氯铂酸)=4。
本实施例的测试方法、实验条件均与实施例1相同,实施例6制备的催化剂的标记为样品-7。
本发明按照上述技术方案所述对实施例3得到的Pt催化剂进行X射线衍射分析,测试结果见图1,图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中,曲线7为本发明实施例6制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)曲线;
本发明按照上述技术方案所述对实施例3制备的Pt催化剂进行循环伏安测试,测试结果如图3所示,图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图,其中,曲线7为本实施例6制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线。
本发明按照上述技术方案所述对实施例3制备的Pt催化剂进行透射电子显微测试,测试结果如图8所示,图8为本发明实施例6制备的Pt催化剂的透射电子显微镜图。
比较例
本比较例采用和实施例1相同的制备方法,但不加入有机酸碱,制备的催化剂的标记为样品-3。
本发明按照上述技术方案所述对比较例得到的Pt催化剂进行X射线衍射分析,测试结果见图1,图1为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)图,其中,曲线3为比较例制备的Pt催化剂的X射线衍射(XRD)曲线;
本发明按照上述技术方案所述对比较例制备的Pt催化剂进行循环伏安测试,测试结果如图3所示,图3为本发明实施例1~6和比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线图,其中,曲线3为比较例制备的Pt催化剂在硫酸溶液中的循环伏安曲线。
本发明按照上述技术方案所述对比较例制备的Pt催化剂进行透射电子显微测试,测试结果如图9所示,图9为比较例制备的Pt催化剂的透射电子显微镜图。
在不同条件下合成的样品的XRD谱图如图1所示,用于确定样品中成分以及结晶情况。从图中可以看出,样品-1及样品-2中的Pt并没有得到有效还原,而样品3~样品-7中的Pt得到了有效还原,并从XRD谱图中的峰位置以及峰高比例可以得出样品3~样品-7中的Pt均以相同方式结晶,即面心立方(fcc)。从XRD结果可以说明,偏酸性的环境有利于Pt有效在反应体系中的还原。
从电镜图中可以看出,从碱性到酸性条件下,Pt前躯体更趋向于有效还原,且从球形纳米粒子趋向于形成较短的纳米线,不同形貌的Pt纳米结构造成其与C载体及TiO2的接触情况有规律的变化。通过高分辨TEM结果,得到各样品晶格条纹间距相同,这与前面XRD的结果是一致的。通过元素分析可以得出,TiO2是以弥散状态分散于碳球表面的,这一点结合Pt的形貌变化,更有利于三相界面的建立和控制。
图3为0.5mol/L H2SO4溶液中的循环伏安测试,从图中可以看出样品-1及样品-2基本无氢区,样品-3~样品-7电化学活性面积变化趋势为先增大后减小,其中样品-5为最佳值。
由以上实施例可知,本发明提供了一种Pt催化剂的制备方法,包括以下步骤:a)将碳载体、Pt前躯体、钛前躯体、调节剂和乙醇混合,得到混合悬浊液,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物;b)将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射,得到Pt催化剂。本发明提供的制备方法以紫外光激发钛前躯体原位水解得到TiO2时所产生的电子作为Pt前躯体的还原剂,得到原位生成的Pt原子,与现有技术相比,本发明以钛前躯体原位产生的电子作为还原剂,通过调节剂控制钛前躯体水解反应,从而控制后续的光激发电子的量和电子产生速度,从而控制新生的Pt原子在载体上的沉积,控制得到不同Pt还原程度及形貌的Pt催化剂,因此,本发明提供的制备方法能够控制碳载体、TiO2和Pt三相的界面,利于调控制得的Pt催化剂的电化学活性。另外,本发明采用乙醇作为溶剂可通过水洗等方法去除,不需使用保护剂,从而避免了热处理去除保护剂带来的Pt纳米粒子的粒径增长,提高了该催化剂的甲醇电催化活性,且使制备得到的Pt催化剂的利用率较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Pt催化剂的制备方法,包括以下步骤:
a)将碳载体、Pt前躯体、钛前躯体、调节剂和乙醇混合,得到混合悬浊液,所述调节剂包括有机酸化合物或有机碱化合物;
b)将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射,得到Pt催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机酸化合物包括冰醋酸和/或苯甲酸。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,所述有机酸化合物和Pt前躯体的摩尔比为1~4:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机碱化合物包括三乙胺、三乙烯二胺、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7、1,5-二氮杂双环[4,3,0]壬烯-5、4-二甲氨基吡啶和四甲基胍中的一种或多种。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法,其特征在于,所述有机碱化合物和Pt前躯体的摩尔比为1~4:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述Pt前躯体包括H2PtCl6和/或(NH4)2PtCl6
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钛前躯体包括钛酸异丙酯和/或钛酸四丁酯。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碳载体包括活性炭、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述将所述步骤a)得到的混合悬浊液进行紫外光照射后还包括:
将照射后得到的催化剂前躯体用去离子水进行洗涤、干燥,得到Pt催化剂。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述去离子水的电阻为18MΩ·cm~19MΩ·cm。
CN201410321202.6A 2014-07-04 2014-07-04 一种Pt催化剂的制备方法 Active CN104084193B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410321202.6A CN104084193B (zh) 2014-07-04 2014-07-04 一种Pt催化剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410321202.6A CN104084193B (zh) 2014-07-04 2014-07-04 一种Pt催化剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104084193A true CN104084193A (zh) 2014-10-08
CN104084193B CN104084193B (zh) 2016-09-28

Family

ID=51632010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410321202.6A Active CN104084193B (zh) 2014-07-04 2014-07-04 一种Pt催化剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104084193B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105655604A (zh) * 2016-01-11 2016-06-08 福建师范大学 直接甲醇燃料电池阳极电光协同催化剂的制备方法
CN105879867A (zh) * 2016-05-10 2016-08-24 中国科学院合肥物质科学研究院 一种半导体氧化物原位负载贵金属团簇的制备方法
CN108963284A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 南京大学 一种高活性铂镍碳催化剂的制备方法
CN109234760A (zh) * 2018-10-31 2019-01-18 北京化工大学 一种活性阴极及其制备方法和应用
CN113908829A (zh) * 2020-07-09 2022-01-11 中国科学院城市环境研究所 一种高分散铂-二氧化钛光催化剂及其制备方法和用途
CN114373934A (zh) * 2022-01-12 2022-04-19 北京理工大学 锂-氧电池二维复合纳米金属催化剂及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102500363A (zh) * 2011-03-10 2012-06-20 中国科学院福建物质结构研究所 贵金属定向负载二氧化钛光催化剂及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102500363A (zh) * 2011-03-10 2012-06-20 中国科学院福建物质结构研究所 贵金属定向负载二氧化钛光催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIWEI MA,ET AL.: "Enhanced HER and ORR behavior on photodeposited Pt nanoparticles onto oxide–carbon composite", 《J SOLID STATE ELECTROCHEM》 *
刘阳等: "紫外光原位还原法制备Pt/TiO2及其光催化性能研究", 《浙江理工大学学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105655604A (zh) * 2016-01-11 2016-06-08 福建师范大学 直接甲醇燃料电池阳极电光协同催化剂的制备方法
CN105879867A (zh) * 2016-05-10 2016-08-24 中国科学院合肥物质科学研究院 一种半导体氧化物原位负载贵金属团簇的制备方法
CN108963284A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 南京大学 一种高活性铂镍碳催化剂的制备方法
CN109234760A (zh) * 2018-10-31 2019-01-18 北京化工大学 一种活性阴极及其制备方法和应用
CN113908829A (zh) * 2020-07-09 2022-01-11 中国科学院城市环境研究所 一种高分散铂-二氧化钛光催化剂及其制备方法和用途
CN113908829B (zh) * 2020-07-09 2024-04-19 中国科学院城市环境研究所 一种高分散铂-二氧化钛光催化剂及其制备方法和用途
CN114373934A (zh) * 2022-01-12 2022-04-19 北京理工大学 锂-氧电池二维复合纳米金属催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104084193B (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Carbon layer-exfoliated, wettability-enhanced, SO3H-functionalized carbon paper: A superior positive electrode for vanadium redox flow battery
CN101884932B (zh) 氮掺杂碳纳米纤维氧还原催化剂及其制备方法和应用
CN109449466B (zh) 膜电极的制备方法、膜电极阳极催化层的制备方法
CN104084193B (zh) 一种Pt催化剂的制备方法
CN110752380A (zh) 一种ZIF-8衍生的中空Fe/Cu-N-C型氧还原催化剂及其制备方法和应用
Chen et al. SiO2-decorated graphite felt electrode by silicic acid etching for iron-chromium redox flow battery
CN101740785B (zh) 一种钯/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法
CN108736031A (zh) 一种自支撑PtCo合金纳米颗粒催化剂及其制备方法与应用
CN106669763B (zh) 一种氮掺杂碳包覆纳米花状MoSe2复合材料及制备与应用
CN109718822B (zh) 一种制备金属-碳复合催化材料的方法及其应用
CN102088091A (zh) 一种燃料电池用碳载核壳型铜-铂催化剂及其制备方法
CN102078811B (zh) 均相沉淀-原位还原法制备炭载Pd纳米粒子催化剂的方法
CN105529472A (zh) 一种Co-N双掺杂片状多孔二维碳材料及其制备方法
CN108767282B (zh) 一种多孔多分支的Pt-Ni-Cu合金纳米颗粒的制备方法
CN103296297B (zh) 一种燃料电池用有机-无机复合质子交换膜的制备方法
CN103394350B (zh) 一种钛钨氧化物包覆碳纳米管载铂电催化剂的制备方法
CN109494381A (zh) 一种单原子铁基碳材料及制备方法和电催化应用
CN108716007A (zh) 通过氧空位工程提高氢氧化物电催化析氢反应性能的方法
CN105289687A (zh) 氮掺杂石墨烯负载铁基纳米粒子复合催化剂及其制备方法
CN100464841C (zh) 一种基于纳米碳纤维的贵金属电催化剂及其制备方法
CN103657648A (zh) 一种燃料电池催化剂Pt/WO3/C的制备方法
CN105013468A (zh) 一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂及其制备方法
CN105107539A (zh) 燃料电池用石墨烯-铁氮共掺杂多孔碳复合催化剂及其方法
CN107630228A (zh) 一种表面氧化铱富集的纳米多孔结构析氧催化剂及其制备方法
CN103816894A (zh) 掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20141008

Assignee: SHANDONG JINKELI POWER SOURCES TECHNOLOGY CO.,LTD.

Assignor: CHANGCHUN INSTITUTE OF APPLIED CHEMISTRY CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Contract record no.: X2022220000014

Denomination of invention: A Preparation Method of Pt Catalyst

Granted publication date: 20160928

License type: Common License

Record date: 20220927

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract