CN105396600A - Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途 - Google Patents

Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN105396600A
CN105396600A CN201510757808.9A CN201510757808A CN105396600A CN 105396600 A CN105396600 A CN 105396600A CN 201510757808 A CN201510757808 A CN 201510757808A CN 105396600 A CN105396600 A CN 105396600A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
palladium
solution
kbr
ascorbic acid
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
CN201510757808.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105396600B (zh
Inventor
沈闽
曹荣
黄远标
曹敏纳
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.)
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Original Assignee
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter 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 Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS filed Critical Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority to CN201510757808.9A priority Critical patent/CN105396600B/zh
Publication of CN105396600A publication Critical patent/CN105396600A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105396600B publication Critical patent/CN105396600B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8926—Copper and noble metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂的制备方法和用途。通过调节合成参数可以得到一系列不同尺寸、维数、比例的Pd-Cu多枝状纳米晶催化剂。其制备方法的关键在于：利用种子诱导法，即异质金属Cu通过电取代来影响Pd的成核，并在封端剂KBr的影响下对Pd的形貌进行调控，在此基础上制备了一系列多枝状PdCu双金属纳米晶。该催化剂展现了对乙醇电催化氧化较高催化活性以及稳定性。且本方法具有工艺简单，成本低廉，操作方便，应用效果好等特点。

Description

Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途
技术领域
本发明属于纳米晶的材料合成领域。具体为Pd基双金属纳米晶—Pd-Cu双金属的形貌控制。具体为利用种子诱导法，即异质金属Cu通过电取代来影响Pd的成核，并在封端剂KBr的影响下对Pd的形貌进行调控。在此基础上制备了一系列多枝状PdCu双金属纳米晶，并研究了对乙醇电氧化的催化性能的影响。
背景技术
纳米晶的物化性质强烈的依赖于其形貌和尺寸。纳米晶的合成方法，是现代纳米材料研究领域的基石。各向异性纳米晶，如棒状、片状、线状、多枝状等，近年来研究表明其具有特殊的光学、电学、磁学、催化等性质。对于贵金属Pd，制备高度各向异性的多枝状纳米晶需要打破面心立方结构的固有对称性，自2007年才在JournalofMaterialChemistry上报道了第一例多枝状Pd纳米晶湿法化学制备方法。至今，各向异性Pd纳米片，线状，棒状，三枝，四枝，多枝状都见诸报道。然而制备可控比例、尺寸、维数的Pd-Cu双金属纳米晶仍难度巨大，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是制备一系列比例、尺寸、形貌可控的Pd-Cu双金属纳米晶并研究其乙醇电氧化的催化性能。
所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别配置氯化铜，聚乙烯吡咯烷酮，抗坏血酸，溴化钾，含有氯化钯的盐酸水溶液。
(2)将步骤(1)配置的氯化铜，聚乙烯吡咯烷酮，抗坏血酸水溶液加入到壁厚耐压瓶中，在油浴锅中搅拌加热制备铜溶胶。
(3)在步骤(2)所制备的Cu溶胶中加入步骤(1)配置的溴化钾水溶液，并加入步骤(1)配置的含有氯化钯的盐酸水溶液制备得到钯铜双金属枝晶。
所述的催化剂“可控的尺寸和维度”只需要变化各溶液的加入量即可实现。
所述的催化剂用于乙醇电催化氧化反应。
本发明利用种子诱导法，即异质金属Cu通过电取代来影响Pd的成核，并在封端剂KBr的影响下对Pd的形貌进行调控。在此基础上制备了一系列多枝状PdCu双金属纳米晶。制备的催化剂具有很好的稳定性以及较高的催化活性。制备条件温和，方法简易，无需特殊的设备，成本比较低廉。本方法具有工艺简单，操作方便，应用范围广等特点。
附图说明
附图1为：Pd5.12Cu多枝状纳米晶的透射电镜表征其结构图。仪器型号为FEITecnaiG2F20，产家为美国。
附图2为：以Pd5.12Cu制备方法为参照标准只改变氯化铜的加入量的透射电镜图A)0μL，B)5μL，得到Pd8.57Cu催化剂，C)10μL，D)15μL，E)20μL，得到Pd5.12Cu催化剂，F)30μL，得到Pd4.89Cu催化剂，G)35μL，H)40μL，得到Pd4.32Cu催化剂。
附图3为：以Pd5.12Cu制备方法为参照标准只改变加入KBr的量的透射电镜图A)0μL，得到Pd7.13Cu催化剂，B)40μL，得到Pd5.89Cu催化剂，C)80μL，得到Pd5.12Cu催化剂，D)120μL，得到Pd3.71Cu。
具体实施方式
实施例1：多枝状钯铜双金属纳米晶催化剂Pd5.12Cu的制备方法
首先，将1.7mg二水合氯化铜，21mg聚乙烯吡咯烷酮，352.2mg抗坏血酸加入到15ml壁厚耐压瓶中，加水溶解完全，总体积为5mL。接着转移到80℃油浴中加热18h，反应完成后冷却至室温，超声5min至均匀的铜溶胶，加入24mg溴化钾，搅拌5min后转入15℃的恒温水浴中，以0.043L/h的注射速度将5mL10mmol/L氯钯酸(其中含有44.3mg氯化钯和1.25mmol的盐酸水溶液)加到铜溶胶中。反应2h后，用水与乙醇的混合溶液洗涤3遍，干燥备用。
实施例2：Pd7.13Cu,Pd5.89Cu,Pd3.71Cu系列催化剂的制备
所有步骤与实施例1相同，除了分别加入0μL，40μL，120μL溴化钾溶液。
实施例3：Pd8.57Cu,Pd4.89Cu,Pd4.32Cu系列催化剂的制备
所有步骤与实施例1相同，除了分别加入5μL，30μL，40μL氯化铜溶液。
实施例4：乙醇电催化氧化的反应步骤
电极的制备：在三电极玻璃电解池中进行电化学测试。工作电极是将催化剂在超纯水的分散液滴在玻碳电极(玻碳电极，直径6mm，玻碳面3mm，面积0.07cm2)，自然烘干，滴加0.02％Nafion溶液至催化剂表面，干燥制备而成，铂丝为对电极，参比电极为Ag/AgCl。
电化学性能测试：在N2饱和的1MNaOH溶液中进行循环伏安扫描，扫面速度为50mV·s-1，扫描范围为-0.9～0.5V，待曲线稳定后，计算电化学活性面积。之后在N2饱和的1MEtOH+1MKOH溶液中进行乙醇电氧化性能测试，扫面速度为50mV·s-1，扫描范围为-0.9～0.5V。
电化学稳定性测试：在N2饱和的1MEtOH+1MKOH溶液中，扫描电压恒定在-0.3V，扫描时间为1500s。

Claims (8)

1.一种钯铜双金属多枝状纳米晶催化剂，化学简式为：Pd5.12Cu，其中含83.7％的钯元素，16.3％的铜元素；该方法改变参数即可得到一系列维度从三维到准二维，尺寸从5nm-45nm，以及所含不同钯铜比例的多枝状纳米晶催化剂。
2.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别配置氯化铜，聚乙烯吡咯烷酮，抗坏血酸，溴化钾，含有氯化钯的盐酸水溶液；
(2)将步骤(1)配置的氯化铜水溶液，聚乙烯吡咯烷酮水溶液，抗坏血酸水溶液加入到壁厚耐压瓶中并旋紧旋塞，在油浴锅中搅拌加热制备铜溶胶；
(3)在步骤(2)所制备的铜溶胶中加入步骤(1)配置的溴化钾水溶液，并加入步骤(1)配置的氯化钯的盐酸水溶液制备得到所述钯铜双金属枝晶；
(4)步骤(2)、(3)须按照一定的比例加入各物质的量；
(5)加入不同量的氯化铜和溴化钾，可以得到一系列维度不同，比例不同，尺寸不同的钯铜双金属纳米枝晶。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中氯化铜水溶液的配置，是称取2.13g二水合氯化铜于25ml容量瓶中定容；聚乙烯吡咯烷酮溶液的配置，是称取1.313g聚乙烯吡咯烷酮于50ml容量瓶中定容；抗坏血酸水溶液的配置，是称取1.76g抗坏血酸在10ml容量瓶中定容；溴化钾溶液的配置，是称取7.5g溴化钾在25ml容量瓶中定容；氯化钯盐酸水溶液的配置，是称取0.0886mg氯化钯与5mL0.5mol/L盐酸水溶液于50mL容量瓶中定容。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，用移液枪吸取20μL氯化铜溶液，其中含有1.7mg二水合氯化铜；0.8mL聚乙烯吡咯烷酮溶液，其中含有21mg聚乙烯吡咯烷酮；2.1mL水；2mL抗坏血酸溶液，其中含有352.2mg抗坏血酸；加入到15ml壁厚耐压瓶中搅拌混匀后，在油浴锅中80℃加热，反应时间为18h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中在Cu溶胶中加入80μL溴化钾溶液，其中含有溴化钾24mg，转移到15℃的恒温水浴中，并以0.043h/L的速度向Cu溶胶中注射5mL氯化钯的盐酸水溶液，其中含有44.3mg氯化钯，1.25mmol盐酸，反应时间为2h。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中所加入的铜物种，聚乙烯吡咯烷酮，抗坏血酸，钯物种，溴化钾的物质的量比为1:19:200:5:1。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述一系列维度从三维到准二维，尺寸从5nm-45nm，以及所含不同钯铜比例的的多枝状纳米晶分别为Pd7.13Cu，Pd5.89Cu，Pd3.71Cu，以及Pd8.57Cu，Pd4.89Cu，Pd4.32Cu；它们的制备方法只需在Pd5.12Cu的基础上，分别只改变溴化钾的加入量为0μL，40μL，120μL的KBr溶液，以及分别只改变氯化铜的加入量为5μL，30μL，40μL氯化铜溶溶液而得到。
8.权利要求1所述的催化剂用于乙醇的电催化氧化反应。
CN201510757808.9A 2015-11-10 2015-11-10 Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途 Active CN105396600B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510757808.9A CN105396600B (zh) 2015-11-10 2015-11-10 Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510757808.9A CN105396600B (zh) 2015-11-10 2015-11-10 Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105396600A true CN105396600A (zh) 2016-03-16
CN105396600B CN105396600B (zh) 2019-05-28

Family

ID=55462551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510757808.9A Active CN105396600B (zh) 2015-11-10 2015-11-10 Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105396600B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109382117A (zh) * 2018-10-22 2019-02-26 浙江工业大学 一种催化氧还原反应的三脚架状铂钯铜合金催化剂及其制备方法
CN109449450A (zh) * 2018-11-27 2019-03-08 浙江工业大学 一种钯钌纳米刺组装体催化剂及其制备方法
CN110241438A (zh) * 2018-03-08 2019-09-17 天津大学 泡沫铜担载钯铜合金纳米笼催化剂及其制备方法
CN111992732A (zh) * 2020-08-06 2020-11-27 济南大学 一种钯铜双金属纳米花类过氧化物的制备方法及其在葡萄糖检测中的应用
CN113814408A (zh) * 2021-10-08 2021-12-21 哈尔滨理工大学 一种CuPd合金纳米晶的制备及其组分调控方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103474679A (zh) * 2013-09-04 2013-12-25 中国科学院福建物质结构研究所 一种直接甲酸燃料电池阳极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
CN103474679A (zh) * 2013-09-04 2013-12-25 中国科学院福建物质结构研究所 一种直接甲酸燃料电池阳极催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEI ZHANG ET AL.: "Pd-Cu Bimetallic Tripods: A Mechanistic Understanding of the Synthesis and Their Enhanced Electrocatalytic Activity for Formic Acid Oxidation", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110241438A (zh) * 2018-03-08 2019-09-17 天津大学 泡沫铜担载钯铜合金纳米笼催化剂及其制备方法
CN109382117A (zh) * 2018-10-22 2019-02-26 浙江工业大学 一种催化氧还原反应的三脚架状铂钯铜合金催化剂及其制备方法
CN109449450A (zh) * 2018-11-27 2019-03-08 浙江工业大学 一种钯钌纳米刺组装体催化剂及其制备方法
CN111992732A (zh) * 2020-08-06 2020-11-27 济南大学 一种钯铜双金属纳米花类过氧化物的制备方法及其在葡萄糖检测中的应用
CN111992732B (zh) * 2020-08-06 2022-09-30 济南大学 一种钯铜双金属纳米花类过氧化物的制备方法及其在葡萄糖检测中的应用
CN113814408A (zh) * 2021-10-08 2021-12-21 哈尔滨理工大学 一种CuPd合金纳米晶的制备及其组分调控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105396600B (zh) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105396600A (zh) Pd5.12Cu多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途
Gao et al. Bimetallic hofmann-type metal–organic framework nanoparticles for efficient electrocatalysis of oxygen evolution reaction
CN102554262B (zh) 一种中空多孔球形铂银合金纳米材料及其制备方法
Bonet et al. Electrochemical reduction of noble metal compounds in ethylene glycol
Qin et al. Ionic liquid-assisted growth of single-crystalline dendritic gold nanostructures with a three-fold symmetry
CN105369306B (zh) 一种电催化水分解制氧电极的制备方法
CN108360030B (zh) 低共熔型离子液体中电沉积制备自支撑型纳米钴基双金属磷化物催化析氢电极材料的方法
CN108144620B (zh) 泡沫镍负载复合纳米金属氧化物电极材料制备方法
EP3222753A2 (en) Ammonia synthesis apparatus
CN105749912B (zh) 一种具有多形貌的金属掺杂w18o49电催化剂及其在电解水制氢中的应用
CN108043428A (zh) 一种钴铁硒化物、其制备方法及应用
CN105597780B (zh) 自组装Pd-Cu双金属多枝状纳米晶催化剂及其制备和用途
CN109516505A (zh) 一种钴硫化物的制备方法及其产物和应用
CN106669738B (zh) 多元空心金属硫化物析氢催化剂及制备方法和应用
Mo et al. Superior performance of Ag over Pt for hydrogen evolution reaction in water electrolysis under high overpotentials
CN106784880B (zh) 水溶性一维金钯合金纳米线的合成方法
CN108003355A (zh) 一锅共还原溶剂热法合成空心立方体PtCu纳米框材料的方法
CN109092341A (zh) 中空铜掺杂氧化钴镍包覆的氮掺杂碳纳米复合材料及制备
CN108611657A (zh) 一种含氮钴钼的纳米碳纤维电化学催化剂的合成及应用
CN104625087A (zh) 一种水热制备银纳米线的方法
CN104014810A (zh) 一种利用醋酸奥曲肽为模板制备链球状钴铂合金的方法
Perales-Rondon et al. Copper 3D-printed electrodes for ammonia electrosynthesis via nitrate reduction
CN108187693A (zh) 一锅无模板溶剂热法合成PtCu空心纳米笼材料的方法
CN107749350B (zh) 一种超级电容铜镍复合电极及其制备工艺
CN108126754A (zh) 一种不对称氮氢-吡啶-镍类金属催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant