CN114792816A - 一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114792816A
CN114792816A CN202110097332.6A CN202110097332A CN114792816A CN 114792816 A CN114792816 A CN 114792816A CN 202110097332 A CN202110097332 A CN 202110097332A CN 114792816 A CN114792816 A CN 114792816A
Authority
CN
China
Prior art keywords
platinum
iron
substance
nanowire
iridium
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
CN202110097332.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114792816B (zh
Inventor
张铁锐
杨昭君
尚露
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.)
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Original Assignee
Technical Institute of Physics and 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 Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS filed Critical Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority to CN202110097332.6A priority Critical patent/CN114792816B/zh
Publication of CN114792816A publication Critical patent/CN114792816A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114792816B publication Critical patent/CN114792816B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铂基合金催化剂，所述催化剂以有序相铂铁铱合金纳米线为活性组分，以炭黑为碳载体，所述铂铁铱合金纳米线均匀分散于炭黑表面。该催化剂具有好的结构稳定性和活性，耐强氧化性和强酸，同时该催化剂具有好的催化氧还原到水的催化性能。本发明还公开了该催化剂的制备方法和应用。

Description

一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及微纳米材料制备技术领域。更具体地，涉及一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
燃料电池通常依赖于昂贵的铂基纳米粒子催化剂进行燃料氧化和氧还原反应，阴极氧还原反应的动力学通常控制着燃料电池的整体效率和性能。铂在驱动氧还原反应中优于所有其他过渡金属。然而，铂的低地球丰度和高成本是其在燃料电池中大规模应用的瓶颈。一些铂基合金可以在提高催化剂活性的同时降低催化剂的成本尤为重要。大量的研究表明铂基合金催化剂的组成、结构、形貌、载体均对其活性和稳定性有很大影响。其中，具有超细纳米线(直径小于3nm)形貌的铂基合金由于具有高的比表面积、优异的电子导电性、与载体强的相互作用等优势是一种有潜力的氧还原反应催化剂。但是其在强氧化性和酸性的测试条件下仍然存在过渡金属溶解的情况，从而导致纳米线结构的坍塌，不利于催化活性的保持。
构筑有序相合金能够减缓过渡金属的溶解提高铂基合金的稳定性。因此合成有序相的超细铂基合金纳米线将会在保持纳米线优势的同时有望增加纳米线的结构稳定性。但有序相铂基合金通常需要通过高温热处理来获得，该处理过程会造成纳米线的断裂甚至团聚为更大尺寸的颗粒，使得超细的有序相铂基合金纳米线的合成极具挑战性。
发明内容
基于以上不足，本发明的一个目的在于提供一种铂基合金催化剂，该催化剂具有好的结构稳定性和活性，耐强氧化性和强酸，同时该催化剂具有好的催化氧还原到水的催化性能。
本发明的第二个目的在于提供一种铂基合金催化剂的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种铂基合金催化剂的应用。
为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
一种铂基合金催化剂，所述催化剂以有序相铂铁铱合金(命名为L10-PtFeIr)纳米线为活性组分，以炭黑为碳载体，所述铂铁铱合金纳米线均匀分散于炭黑表面。
相比于在400℃热处理条件下得到的无序相铂铁铱合金(命名为A1-PtFeIr)纳米线，本申请提供的催化剂中，由于贵金属和铁原子占据特定的晶胞位置，原子之间在c轴方向具有强的d-d轨道相互作用，L10-PtFeIr纳米线显示出了更加优异的结构稳定性。
进一步地，所述纳米线的直径为1.8-3.2nm，平均直径为2.3-2.8nm，优选为2.54-2.72nm。
进一步地，所述炭黑为导电碳黑。有利于纳米线分散性的提高以及电催化活性位点的暴露。
进一步地，所述炭黑选自Ketjenblack EC-300J型炭黑、碳纳米管和石墨烯。
进一步地，所述纳米线中，铂和铱的总量与铁的原子比例为46:54-51:49；所述铂和铱与铁原子之间呈现有序的面心四方排列方式。这种有序化结构有利于其在电催化测试中的稳定性。
为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：
一种铂基合金催化剂的制备方法，包括如下步骤：
提供负载有无序相铂铁铱合金纳米线的炭黑，记为物质A；
在物质A的无序相铂铁铱合金纳米线上包覆二氧化硅，得物质B；
将物质B进行热处理、刻蚀去除二氧化硅，得所述铂基合金催化剂。
上述制备方法中，包覆的二氧化硅优异的热稳定性和限域作用缓解了后续热处理相转变过程中纳米线的结构坍塌。
进一步地，所述无序相铂铁铱合金纳米线的制备包括如下步骤：
将铂源、铁源、銥源溶于溶剂中，于240-260℃静置2-3h，得无序相铂铁铱合金纳米线；
其中，所述溶剂为油胺和十八烯的混合。
在上述油相中合成无序相铂铁铱合金纳米线时，前期通过搅拌的方式加速金属源的溶解，后期要静置溶液促进纳米颗粒向纳米线的生长。容器在合成过程中保持氩气氛围直至降到室温。
进一步地，所述铂源选自乙酰丙酮铂、氯铂酸中的一种或几种。
进一步地，所述铁源选自五羰基铁、乙酰丙酮铁中的一种或几种。
进一步地，所述銥源选自乙酰丙酮铱、氯化铱中的一种或几种。
进一步地，所述无序相铂铁铱合金纳米线的制备中，还包括，将静置后所得反应液降至室温，加入乙酸乙酯沉积所述纳米线，离心，得到无序相铂铁铱合金纳米线。
进一步地，所述反应液：乙酸乙酯体积比为1:5-1:1.75。
进一步地，所述离心时转速严格控制为9000-10000rpm。
进一步地，物质A的制备包括如下步骤：
采用超声的方法将所述无序相铂铁铱合金纳米线负载在炭黑上，即得物质A。
更进一步地，为了提高纳米线在碳载体上的分散性，合成的无序相合金纳米线被分散到正己烷中形成均匀的浆液，然后在强烈的超声条件下逐滴滴加到炭黑的分散液里(丙酮与正己烷的体积比为1:2)，超声1-2h。
进一步地，所述物质B的制备包括如下步骤：
将物质A分散于有机溶剂中，再加入正硅酸乙酯和氨水，搅拌8-12h，离心，干燥，得物质B。
在传统的通过高温处理制备有序相合金纳米材料的过程中会由于加速的原子运动导致颗粒的团聚甚至原始结构的坍塌，而在本发明提供的制备方法中，正硅酸乙酯的水解可以高效地在碳负载的超细合金纳米线外面包覆一层二氧化硅保护层，二氧化硅优异的热稳定性和限域作用缓解了相转变过程中纳米线的结构坍塌。
进一步地，所述正硅酸乙酯和氨水的体积比为1:2-1:4，优选为1:3。
进一步地，所述有机溶剂选自乙醇、甲醇中的一种或几种。
进一步地，上述物质B的制备过程中，超声将物质A分散于有机溶剂中，超声时间为0.5-1h。
进一步地，所述热处理的条件为：在5％氢气/氩气气氛中以5℃·min-1升温速率升温到670-730℃，保温2-4h，完毕后在氮气气氛下自然降温到室温。
进一步地，所述刻蚀的条件为：用强酸或强碱的水溶液浸泡1-2h，再用蒸馏水和乙醇洗涤，干燥。
进一步地，所述强酸或强碱的水溶液质量分数为5-10％。
进一步地，所述强酸选自氢氟酸。
进一步地，所述强碱选自氢氧化钠或氢氧化钾；
进一步地，用蒸馏水清洗氢氟酸溶液浸泡后的产物时，洗涤次数为2次以上。
进一步地，所述干燥的温度为40-60℃，时间为6-20h。
为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：
如上第一个目的所述的铂基合金催化剂在电催化氧气还原到水中的应用。
本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法。所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的超细有序相铂基合金纳米线催化剂，以L10-PtFeIr纳米线为活性组分，以炭黑为载体，是一种新型的有序相铂基合金催化剂。L10-PtFeIr纳米线中贵金属(铂和铱)与铁的原子比接近1:1，贵金属和铁分别占据面心四方晶胞中特别的位置，因此在c轴方向产生了强的d-d轨道相互作用，此相互作用赋予其合适的氧气和中间产物吸附能以及优异的抵抗过渡金属溶解的能力。
本发明提供的碳负载的超细L10-PtFeIr纳米线的制备方法中，二氧化硅的包覆高效地阻止了纳米线在相转变过程中的结构破坏。该方法具有普适性，可以利用二氧化硅的限域效应制备多种小尺寸高温相合金。此外，该催化剂在电催化氧还原反应中具有优异的活性和稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施例1所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的粉末衍射(XRD)谱图。
图2示出本发明实施例1所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的透射电镜(TEM)图。
图3示出本发明实施例1所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的球差校正透射电镜(HAADF-STEM)图。
图4示出本发明实施例2-3所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的TEM图。
图5示出本发明实施例4-5所获得超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的TEM图。
图6示出本发明实施例6-7所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的XRD图。
图7示出本发明实施例8-9所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的XRD图。
图8示出本发明对比例1所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的XRD图。
图9示出本发明对比例2所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的XRD图。
图10示出本发明实施例10-11所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的XRD图。
图11示出本发明实施例12-13所获得超细L10-PtFeIr纳米线催化剂的TEM图。
图12示出本发明对比例3所获得的无序相铂铁铱纳米线催化剂的XRD图。
图13示出本发明实施例1所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂在0.1mol L- 1HClO4溶液中的电催化氧还原活性图。
图14示出本发明实施例1所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂在0.1mol L- 1HClO4溶液中的电催化氧还原稳定性图。
图15示出本发明实施例1所获得的超细L10-PtFeIr纳米线催化剂在0.1mol L- 1HClO4溶液中进行稳定性测试后的TEM图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种碳负载的超细L10-PtFeIr纳米线制备方法，包括如下步骤：
1)称取200mg乙酰丙酮铂加入10mL油胺和10mL 1-十八烯的混合溶液中，在氮气和持续搅拌的条件下被加热到110℃，然后快速注入80μL五羰基铁，继续升温至160℃并且保持30分钟。随后1毫升包含64mg乙酰丙酮铱的油胺溶液加入到上述溶液中，温度继续增加到240℃并且保持1小时。降到室温后，35毫升乙酸乙酯加入反应体系沉积所合成的纳米线，然后通过离心收集产物(PtFeIr纳米线)。为了下一步的使用产物被分散到12mL正己烷中。
2)将120mg Ketjenblack EC-300J型炭黑通过超声分散到包含90mL正己烷和45mL丙酮的混合溶液中，形成溶液A。30分钟超声后，溶液B(6mL上述分散液加入63mL正己烷而得)被逐滴加入溶液A中，并且超声1小时。然后通过离心收集产物(命名为PtFeIr-C)。
3)上述PtFeIr-C产物进一步通过超声被分散到180mL乙醇溶液中，然后加入2.7mL正硅酸乙酯和8.1mL氨水搅拌过夜，通过离心以及乙醇清洗两次得到粗产物(命名为PtFeIr-C@SiO2)。
4)将粗产物PtFeIr-C@SiO2在690℃、5％H2/Ar气氛下热处理2小时，在氮气氛围下降到室温。然后再用质量分数5-10％的氢氟酸溶液刻蚀SiO2，用蒸馏水清洗2次，干燥，得到终产物L10-PtFeIr。
图1中曲线为实施例1制备的超细L10-PtFeIr纳米线的XRD图。
图2为实施例1制备的超细L10-PtFeIr纳米线的TEM图。
图3为实施例1制备的超细L10-PtFeIr纳米线的HAADF-STEM图。
由图1可知，合成的L10-PtFeIr纳米线的XRD图中出现了有序相的特征峰，说明原子之间是有序排列的。由图2可知，合成的L10-PtFeIr纳米线均匀地分散在碳载体上，其平均直径为2.60nm，由图3L10-PtFeIr纳米线的HAADF-STEM图可知在纳米线中贵金属和铁原子是有序排列的，呈六方形排布。
实施例2-3
重复实施例1，其区别仅在于将乙酸乙酯的量改为20mL和30mL，由图4中终产物的TEM图可知，乙酸乙酯的量对于终产物纳米线的纯度没有影响，仍然能够获得完整的且高纯度的有序相纳米线结构。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，实施例2和实施例3所获得的催化剂在0.9V的质量活性分别为1.98A mgPt -1和2.01A mgPt -1，比活性分别为2.39mA cmPt -2和2.4mA cmPt -2。
实施例4-5
重复实施例1，其区别仅在于将炭黑的量改为60mg和180mg，由图5中终产物的TEM图可知，炭黑的量不会影响纳米线在其上面的分散性，纳米线之间不会出现团聚的情况。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，实施例4和实施例5所获得的催化剂在0.9V的质量活性均为2.01A mgPt -1，比活性均为2.4mA cmPt -2。
实施例6-7
重复实施例1，其区别仅在于将所用的Ketjenblack EC-300J型炭黑改为碳纳米管和石墨烯。图6中各个样品的XRD曲线显示在不同的碳载体上均能形成有序相的铂铁铱合金。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，实施例6和实施例7所获得的催化剂在0.9V的质量活性分别为1.89A mgPt -1和1.92A mgPt -1，比活性分别为2.25mA cmPt -2和2.28mA cmPt -2。
实施例8-9
重复实施例1，其区别仅在于将热处理的温度改为710℃和730℃。图7中各个样品的XRD曲线均出现了有序相的特征峰，说明在此热处理温度下纳米线均可以发生从无序相到有序相的转变。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，实施例8和实施例9所获得的催化剂在0.9V的质量活性分别为1.67A mgPt -1和1.52A mgPt -1，比活性分别为2.45mA cmPt -2和2.50mA cmPt -2。
对比例1
重复实施例1，其区别仅在于将热处理的温度改为650℃，其余条件不变，制备得到催化剂。图8显示了得到的催化剂的XRD图，有序相特征峰的出现说明了在该温度下依然可以发生从无序相到有序相的转变。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，对比例1所获得的催化剂在0.9V的质量活性为1.72A mgPt -1，比活性为2.04mA cmPt -2。
对比例2
重复实施例1，其区别仅在于将热处理的温度改为750℃，其余条件不变，制备得到催化剂。图9显示了得到的催化剂的XRD图，说明在750℃下依然能够形成有序相的铂铁铱合金。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，对比例2所获得的催化剂在0.9V的质量活性为1.43A mgPt -1，比活性为2.44mA cmPt -2。
实施例10-11
重复实施例1，其区别仅在于将热处理的时间延长至3小时和4小时。图10中样品的XRD曲线同样出现了有序相的特征峰，说明在690℃下延长热处理时间同样可以形成有序相的铂铁铱合金。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，实施例10和实施例11所获得的催化剂在0.9V的质量活性分别为1.54A mgPt -1和1.38A mgPt -1，比活性分别为2.34mA cmPt -2和2.36mA cmPt -2。
实施例12-13
重复实施例1，其区别仅在于将质量分数5-10％的氢氟酸溶液改为浓度为2mol L-1的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。图11样品的TEM图说明了氢氧化钠、氢氧化钾溶液同样可以刻蚀二氧化硅得到碳负载的超细L10-PtFeIr纳米线。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，实施例12和实施例13所获得的催化剂在0.9V的质量活性均为2.00A mgPt -1，比活性均为2.38mA cmPt -2。
对比例3
重复实施例1，其区别仅在于将热处理的温度改为400℃，从图12显示的制得的催化剂的XRD图中可知在400℃的条件下并没有发生无序相到有序相的转变，制得的催化剂仍为无序相的铂铁铱合金纳米线。
按实施例14的应用方法，在电催化氧还原反应中，对比例3所获得的催化剂在0.9V的质量活性为1.11A mgPt -1，比活性为1.29mA cmPt -2。
实施例14
一种以碳负载的超细L10-PtFeIr纳米线在电催化氧还原的应用方法，包括如下步骤：
1)以实施例1得到的样品取2mg催化剂溶于1mL异丙醇、蒸馏水和Nafion溶液的混合溶液(异丙醇、蒸馏水、Nafion的体积分别为495μL、500μL和5μL)中超声1小时形成均匀的浆液。
2)取7μL上述均匀浆液滴到旋转圆盘电极上，在室温下干燥成为均一的膜。然后在0.1mol L-1HClO4的溶液中进行测试，测试电压区间为0-1.1V(相对于标准氢电极),测试结果如图13，所合成的L10-PtFeIr纳米线显示了优异的电催化氧还原到水的性能，其半波电位可以达到0.902V，将0.9V的动力学电流密度归一化到铂的质量和铂的电化学活性面积，其质量活性和比活性分别可以达到2.02A mgPt -1和2.4mA cmPt -2。
实施例15
一种以碳负载的超细L10-PtFeIr纳米线在电催化氧还原的应用方法，包括如下步骤：
1)以实施例1得到的样品取2mg催化剂溶于1mL异丙醇、蒸馏水和Nafion溶液的混合溶液(异丙醇、蒸馏水、Nafion的体积分别为495μL、500μL和5μL)中超声1小时形成均匀的浆液，然后取7μL上述均匀浆液滴到旋转圆盘电极上，在室温下干燥成为均一的膜。在0.1mol L-1HClO4溶液中收集初始的LSV曲线。
2)在相对于标准氢电极0.6-1V的电压范围内进行循环伏安扫描，10000圈后收集另一条LSV曲线来评价催化剂的稳定性。结果如图14,10000圈的循环伏安扫描后LSV曲线基本上能保持重合，说明催化剂有优异的稳定性。图15显示了稳定性测试后材料的TEM图，纳米线的结构依然能够得到很好的保持。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种铂基合金催化剂，其特征在于，所述催化剂以有序相铂铁铱合金纳米线为活性组分，以炭黑为碳载体，所述铂铁铱合金纳米线均匀分散于炭黑表面。
2.根据权利要求1所述的铂基合金催化剂，其特征在于，所述纳米线的直径为1.8-3.2nm，平均直径为2.3-2.8nm；
优选地，所述纳米线中，铂和铱的总量与铁的原子比例为46:54-51:49；所述铂和铱与铁原子之间呈现有序的面心四方排列方式。
3.根据权利要求1所述的铂基合金催化剂，其特征在于，所述炭黑为导电碳黑；
优选地，所述炭黑选自Ketjenblack EC-300J型炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种。
4.如权利要求1-3任一项所述的铂基合金催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供负载有无序相铂铁铱合金纳米线的炭黑，记为物质A；
在物质A的无序相铂铁铱合金纳米线上包覆二氧化硅，得物质B；
将物质B进行热处理、刻蚀去除二氧化硅，得所述铂基合金催化剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，物质A的制备包括如下步骤：
采用超声的方法将所述无序相铂铁铱合金纳米线负载在炭黑上，即得物质A；
优选地，所述无序相铂铁铱合金纳米线的制备包括如下步骤：
将铂源、铁源、铱源溶于溶剂中，于240-260℃静置2-3h，得无序相铂铁铱合金纳米线；
其中，所述溶剂为油胺和十八烯的混合；
优选地，所述铂源选自乙酰丙酮铂、氯铂酸中的一种或几种；所述铁源选自五羰基铁、乙酰丙酮铁中的一种或几种；所述銥源选自乙酰丙酮铱、氯化铱中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，物质A的制备包括如下步骤：
采用超声的方法将所述无序相铂铁铱合金纳米线负载在炭黑上，即得物质A。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述物质B的制备包括如下步骤：
将物质A分散于有机溶剂中，再加入正硅酸乙酯和氨水，搅拌8-12h，离心，干燥，得物质B；
优选地，所述正硅酸乙酯和氨水的体积比为1:2-1:4；
优选地，所述有机溶剂选自乙醇、甲醇中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的条件为：在5％氢气/氩气气氛中以5℃·min-1升温速率升温到670-730℃，保温2-4h，完毕后在氮气气氛下自然降温到室温。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀的条件为：用强酸或强碱的水溶液浸泡1-2h，再用蒸馏水和乙醇洗涤，干燥；
优选地，所述强酸或强碱的水溶液质量分数为5-10％；
优选地，所述强酸选自氢氟酸；
优选地，所述强碱选自氢氧化钠或氢氧化钾；
优选地，所述干燥的温度为40-60℃，时间为6-20h。
10.如权利要求1-3任一项所述的铂基合金催化剂在电催化氧气还原到水中的应用。
CN202110097332.6A 2021-01-25 2021-01-25 一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用 Active CN114792816B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110097332.6A CN114792816B (zh) 2021-01-25 2021-01-25 一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110097332.6A CN114792816B (zh) 2021-01-25 2021-01-25 一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114792816A true CN114792816A (zh) 2022-07-26
CN114792816B CN114792816B (zh) 2024-02-20

Family

ID=82459805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110097332.6A Active CN114792816B (zh) 2021-01-25 2021-01-25 一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114792816B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006297355A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Nissan Motor Co Ltd 触媒およびその製造方法
CN101682041A (zh) * 2007-06-11 2010-03-24 丰田自动车株式会社 燃料电池用电极催化剂、其制造方法以及使用该电极催化剂的燃料电池
CN103894208A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 中国科学院大连化学物理研究所 用于乙炔氢氯化反应的低贵金属无汞催化剂、其制备方法及应用
KR20170056085A (ko) * 2015-11-12 2017-05-23 서울대학교산학협력단 질소 도핑된 탄소 코팅을 이용한 정렬된 백금철 나노입자의 제조방법, 이에 의해 제조된 정렬된 백금철 나노입자 및 이의 용도
CN108746587A (zh) * 2018-05-31 2018-11-06 淮海工学院 一种铂镍铱三元有序八面体及其合成方法
JP2019153478A (ja) * 2018-03-05 2019-09-12 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 ナノ粒子連結触媒およびその製造方法、ガス拡散電極用触媒層、膜電極接合体並びに燃料電池
US20200028184A1 (en) * 2011-05-13 2020-01-23 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei U Method for producing alloy catalyst for fuel cells using silica coating
CN111987324A (zh) * 2020-08-17 2020-11-24 河南师范大学 一种用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法
CN112086648A (zh) * 2020-08-18 2020-12-15 山东理工大学 一种合成AuPd@C材料用于氧还原反应电催化的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006297355A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Nissan Motor Co Ltd 触媒およびその製造方法
CN101682041A (zh) * 2007-06-11 2010-03-24 丰田自动车株式会社 燃料电池用电极催化剂、其制造方法以及使用该电极催化剂的燃料电池
US20200028184A1 (en) * 2011-05-13 2020-01-23 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei U Method for producing alloy catalyst for fuel cells using silica coating
CN103894208A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 中国科学院大连化学物理研究所 用于乙炔氢氯化反应的低贵金属无汞催化剂、其制备方法及应用
KR20170056085A (ko) * 2015-11-12 2017-05-23 서울대학교산학협력단 질소 도핑된 탄소 코팅을 이용한 정렬된 백금철 나노입자의 제조방법, 이에 의해 제조된 정렬된 백금철 나노입자 및 이의 용도
JP2019153478A (ja) * 2018-03-05 2019-09-12 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 ナノ粒子連結触媒およびその製造方法、ガス拡散電極用触媒層、膜電極接合体並びに燃料電池
CN108746587A (zh) * 2018-05-31 2018-11-06 淮海工学院 一种铂镍铱三元有序八面体及其合成方法
CN111987324A (zh) * 2020-08-17 2020-11-24 河南师范大学 一种用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法
CN112086648A (zh) * 2020-08-18 2020-12-15 山东理工大学 一种合成AuPd@C材料用于氧还原反应电催化的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114792816B (zh) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113600209B (zh) 制备高分散碳载Pt基有序合金催化剂的方法及催化剂
CN110961162B (zh) 一种催化剂载体、贵金属催化剂及其制备方法和应用
CN110581281B (zh) 一种应用于燃料电池领域的PdCu合金纳米催化剂及制备方法
CN113151856B (zh) 一种高熵合金磷化物纳米粒子催化剂的制备及其在电解水制氢中的应用
Gong et al. PtNi alloy hyperbranched nanostructures with enhanced catalytic performance towards oxygen reduction reaction
CN116154189A (zh) 一种介孔铂@铂镍核-壳框架纳米线及其制备方法
CN109499602B (zh) 一种系统化调控负载型铁原子团簇原子个数的合成方法
CN113235108B (zh) 一种MXene负载贵金属团簇催化剂及其制备方法和应用
CN112705193A (zh) 一种多孔碳负载小尺寸贵金属纳米颗粒复合材料的多孔碳自还原制备方法
CN110767915A (zh) 一种用于碱性介质中氧气还原反应的银锰双金属复合催化剂及其合成方法
CN112054219A (zh) 氢燃料电池用阴极催化剂活性材料、制备方法及催化剂
CN111346645A (zh) 高分散合金纳米粒子制备方法及应用
CN114497603B (zh) 一种燃料电池用催化剂及其制备方法和燃料电池
CN114824319B (zh) 一种N掺杂TiO2-x负载的PtCu合金纳米催化剂的制备方法和应用
CN114530608B (zh) 一种燃料电池用催化剂及其制备方法和燃料电池
CN114082972B (zh) 一种绿色制备Rh超薄纳米片及低结晶度纳米粒子的方法
CN114792816B (zh) 一种铂基合金催化剂及其制备方法和应用
CN114050281B (zh) 一种空心碳纳米球复合催化剂及其制备方法和应用
CN111313044B (zh) 一种双金属原子中空碳纳米球催化剂及其制备方法
CN108622939B (zh) α-二氧化锰纳米管、银纳米粒子负载α-二氧化锰纳米管及制备方法和应用
CN113594473A (zh) 一种燃料电池炭载核壳结构铂基催化剂的制备方法
CN113903933A (zh) 一种长寿命质子交换膜燃料电池碳载铂-锡纳米催化剂及其制备方法
CN108091890B (zh) 一种基于银-钴-鸟嘌呤纳米片状材料的制备方法
CN114411191B (zh) 一种高分散氧化石墨烯负载型钌催化剂的制备方法
CN110931808A (zh) 一种Pd-WO3/C质子交换膜燃料电池阳极电催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

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