CN104588035A - 金钯钴核壳结构（Au@PdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法 - Google Patents

金钯钴核壳结构（Au@PdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：将氯金酸溶液吹干后依次加入油胺、油酸、十八烯，超声溶解，通入氮气而后加热反应，得到均一的溶液；将乙酰丙酮钯和四水合醋酸钴固体混合，加入油胺，超声混合均匀后得到溶液；将上述两种溶液混合，在氮气保护下升温反应；而后用无水乙醇离心洗得到沉淀；往沉淀加入的含碳黑的正己烷悬浊液，超声后用正己烷和无水乙醇离心洗，得到沉淀；将沉淀放入干燥箱中干燥，即得到金钯钴核壳结构/碳高性能催化剂。本发明制备的金钯钴核壳结构/碳催化剂比商业化钯/碳具有更优良的乙醇氧化催化性能和长期的稳定性，具备较高的实用价值。

Description

金钯钴核壳结构(AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种乙醇氧化催化剂的制备方法，具体涉及一种金钯钴核壳结构（AuPdCo）/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法。
背景技术
燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置，其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，它还具备燃料多样化、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。而其中的直接液体醇类燃料电池以其清洁、高效、安全、可移动、操作条件温和等优点，被誉为是最具大规模产业化前景的一类燃料电池。但是甲醇有毒，应用于可移动电源就需要探索无毒的液体燃料，而乙醇来源广，价格低，可再生，且无毒，被认为可替代甲醇的直接液体醇类燃料电池。
这些燃料电池催化剂均使用价格昂贵的贵金属，而大量使用贵金属催化剂导致的成本过高及燃料电池的耐久性不足等问题阻碍了其发展及商业化进程。钯是一种较铂成本低，且对乙醇有优异电催化活性的金属。而另一种降低催化剂成本的方法就是改善催化剂的结构，核壳结构催化剂通常采用相对低廉和资源丰富的金属纳米粒子作核，然后在其表面覆盖一薄层的钯或钯合金，从而实现大幅度提高贵金属钯的利用率，减少其使用量并有效降低燃料电池的成本，因此被誉为是质子交换膜燃料电池大规模商业化的希望所在。
因此，研究一种Pd基二元或多元催化剂，对提高直接乙醇燃料电池等能源转换装置的商业化发展有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，制备的催化剂具有优良乙醇氧化催化性能和长期稳定性，并且，实用过程中应用的乙醇价格低廉，方便携带，且无毒，有望成为未来理想的移动电源，具备较高的实用价值。
本发明的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）氯金酸溶液吹干，依次加入油胺、油酸、十八烯，超声溶解，通入氮气10分钟，而后加热至130度反应1小时，得到均一的溶液；
2）将乙酰丙酮钯和四水合醋酸钴固体混合，加入油胺，超声混合均匀后得到溶液；
3）将步骤2）的溶液加入到步骤1）的溶液中，在氮气保护下，升温至270度反应2小时，得到均一溶液；
4）将步骤3）得到的溶液用无水乙醇离心洗3次，得到沉淀；
5）XC-72碳黑加入正己烷中超声2小时，得到均匀分散的悬浊液；
6）将步骤4）中得到的沉淀加入到步骤5）中得到的悬浊液中，继续超声4小时，后用正己烷离心洗4次、无水乙醇离心洗2次，得到沉淀。将沉淀放入干燥箱中干燥，即得到金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能催化剂。
进一步，所述步骤1）中，按照金的物质的量与油胺、油酸、十八烯总体积比为0.1mmol：42ml的比例添加；其中，油胺、油酸、十八烯按体积比为15:1:5的比例添加。
进一步，所述步骤2）中，按照金、钯、钴的物质的量为1:1:1~1:1.5:1.5的比例来称取乙酰丙酮钯、四水合乙酸钴。
进一步，所述步骤5）中，按照催化剂中钯的质量比为20%的比例来称取XC-72碳黑。
本发明采用油胺、油酸、十八烯作为反应溶剂，先将氯金酸还原，得到纳米金颗粒，其次加入钯盐、钴盐进行还原包裹在纳米金周围，得到金钯钴核壳结构（AuPdCo）纳米颗粒，再负载在XC-72碳黑上，得到金钯钴核壳结构（AuPdCo）/碳高性能催化剂。这种核壳结构的催化剂不仅使钯的用量减少，而且它对乙醇氧化的电催化活性有了明显的增加并且具有长期的稳定性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清晰，本发明提供如下附图进行说明：
图1为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)纳米颗粒的FESEM图；
图2为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂的XRD图；
图3为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的循环伏安曲线比较图；
图4为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的稳定性比较图；
图5为实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的循环伏安曲线比较图；
图6为实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的稳定性比较图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
本实施例的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）1ml 9.8mg/ml氯金酸溶液吹干，加入15ml油胺、1ml油酸、5ml十八烯，超声溶解，通氮气10min，加热至130度，反应1小时，得到均一溶液；
2）22.85mg乙酰丙酮钯和18.68mg四水合醋酸钴混合，加4ml油胺超声，得到混合均匀的溶液；
3）将步骤2）中得到的溶液加入到步骤1）反应得到的溶液中，在氮气保护下，升温至270度反应2小时，得到均一溶液；
4）将步骤3）反应后的溶液用无水乙醇离心洗3次，得到沉淀；
5）20mg XC-72碳黑加入正己烷中超声2小时，得到均匀分散的悬浊液；
6）将步骤4）中得到的沉淀加入到步骤5）得到的悬浊液中，继续超声4小时，后用正己烷离心洗4次、无水乙醇离心洗2次，得到沉淀。将沉淀放入干燥箱中干燥，即得到金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能催化剂。
图1为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)纳米颗粒的FESEM图；从图中可以清晰的看出根据实施例1制备得到的金钯钴核壳结构（AuPdCo)大小均一，平均粒径在8纳米左右。
图2为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂的XRD图；对XRD图分析中，说明通过实施例1的制备方法确实得到了金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂。
图3为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的循环伏安曲线比较图；可以看出和商业化钯/碳催化剂相比，实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂表现出更高的乙醇氧化催化电流密度，说明实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂具有更优良的乙醇氧化催化性能。
图4为实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的稳定性比较图；可以看出和商业化钯/碳催化剂相比，实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂表现出更高的乙醇氧化稳定性，说明实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂更适合长期的运行，具有更高的稳定性。
上述实验数据表明，实施例1制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂具有更优良的乙醇氧化催化性能和长期的稳定性。可替代商业化钯/碳催化剂应用于直接乙醇燃料电池以及其他能源转换领域。
实施例2
本实施例的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将1ml 9.8mg/ml氯金酸溶液吹干，加入15ml油胺、1ml油酸、5ml十八烯，超声溶解，通氮气10min，加热至130度，反应1小时，得到均一溶液；
2）将18.28mg乙酰丙酮钯和14.95mg四水合醋酸钴混合，加4ml油胺超声得到混合均匀的溶液；
3）将步骤2）得到的溶液加入到步骤1）反应得到的溶液中，氮气保护下，升温至270度反应2小时，得到均一溶液；
4）将步骤3）反应后的溶液用无水乙醇离心洗3次，得到沉淀；
5）将20mg XC-72碳黑加入正己烷中超声2小时，得到均匀分散的悬浊液；
6）将步骤4）中得到的沉淀加入到步骤5）得到的悬浊液中，继续超声4小时，而后用正己烷离心洗4次、无水乙醇离心洗2次，得到沉淀。将沉淀放入干燥箱中干燥，即得到金钯钴核壳结构/碳高性能催化剂。
图5为实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的循环伏安曲线比较图；可以看出和商业化钯/碳催化剂相比，实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂表现出更高的乙醇氧化催化电流密度，说明实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂具有更优良的乙醇氧化催化性能。
图6为实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂和商业化钯/碳催化剂在1M KOH+0.5M C2H5OH溶液中的稳定性比较图；可以看出和商业化钯/碳催化剂相比，实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂表现出更高的乙醇氧化稳定性，说明实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂更适合长期的运行，具有更高的稳定性。
上述实验数据表明，实施例2制备的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳催化剂具有更优良的乙醇氧化催化性能和长期的稳定性。可替代商业化钯/碳催化剂应用于直接乙醇燃料电池以及其他能源转换领域。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优先实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
1）氯金酸溶液吹干，依次加入油胺、油酸、十八烯，超声溶解，通入氮气10分钟，而后加热至130度反应1小时，得到均一的溶液；
2）将乙酰丙酮钯和四水合醋酸钴固体混合，加入油胺，超声混合均匀后得到溶液；
3）将步骤2）的溶液加入到步骤1）的溶液中，在氮气保护下，升温至270度反应2小时，得到均一溶液；
4）将步骤3）得到的溶液用无水乙醇离心洗3次，得到沉淀；
5）XC-72碳黑加入正己烷中超声2小时，得到均匀分散的悬浊液；
6）将步骤4）中得到的沉淀加入到步骤5）中得到的悬浊液中，继续超声4小时，后用正己烷离心洗4次、无水乙醇离心洗2次，得到沉淀；将沉淀放入干燥箱中干燥，即得到金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能催化剂。
2.根据权利要求1所述的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，按照金的物质的量与油胺、油酸、十八烯总体积比为0.1mmol：42ml的比例添加；其中，油胺、油酸、十八烯按体积比为15:1:5的比例添加。
3.根据权利要求1所述的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，按照金、钯、钴的物质的量为1:1:1~1:1.5:1.5的比例来称取乙酰丙酮钯、四水合乙酸钴。
4.根据权利要求1所述的金钯钴核壳结构（AuPdCo)/碳高性能乙醇氧化催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中，按照催化剂中钯的质量比为20%的比例来称取XC-72碳黑。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106602085A (zh) * 2017-01-18 2017-04-26 福州大学 一种燃料电池阳极钯钌纳米催化剂的制备方法
CN109167078A (zh) * 2018-08-13 2019-01-08 三峡大学 燃料电池用催化剂的制备方法及其应用
CN109273731A (zh) * 2018-09-20 2019-01-25 南京邮电大学 一种3D多孔网状结构Pd3Pb合金及制备方法及其应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106669737B (zh) * 2017-01-04 2019-05-24 上海应用技术大学 一种磁性核壳结构的碳／钯-钴多相催化剂的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101664685A (zh) * 2009-09-27 2010-03-10 西北师范大学 低铂高活性核-壳结构催化剂及其制备方法
CN102983339A (zh) * 2012-12-05 2013-03-20 北京化工大学常州先进材料研究院 一种铂-钴/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法
CN103022521A (zh) * 2012-12-05 2013-04-03 北京化工大学常州先进材料研究院 一种钯-钴/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101664685A (zh) * 2009-09-27 2010-03-10 西北师范大学 低铂高活性核-壳结构催化剂及其制备方法
CN102983339A (zh) * 2012-12-05 2013-03-20 北京化工大学常州先进材料研究院 一种铂-钴/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法
CN103022521A (zh) * 2012-12-05 2013-04-03 北京化工大学常州先进材料研究院 一种钯-钴/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V.RAGHUVEER ET AL: "Comparison of Pd-Co-Au electrocatalysts prepared by conventional borohydride and microemulsion methods for oxygen reduction in fuel cells", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 *
WENMING WANG ET AL: "Carbon-supported Pd-Co bimetallic nanoparticles as electrocatalysts for the oxygen reduction reaction", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 *
王文明等: "碳载Pd-Co-Au合金纳米粒子的制备及其电催化性能", 《中国有色金属学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106602085A (zh) * 2017-01-18 2017-04-26 福州大学 一种燃料电池阳极钯钌纳米催化剂的制备方法
CN109167078A (zh) * 2018-08-13 2019-01-08 三峡大学 燃料电池用催化剂的制备方法及其应用
CN109273731A (zh) * 2018-09-20 2019-01-25 南京邮电大学 一种3D多孔网状结构Pd3Pb合金及制备方法及其应用

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