一种PtPdCu三元合金催化剂及其制备方法和应用
阅读：644发布：2020-05-16
专利汇可以提供一种PtPdCu三元合金催化剂及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于新 能源 材料技术领域，具体涉及一种PtPdCu三元 合金 催化剂及其制备方法和应用。多元金属催化剂中掺入的非贵金属往往在酸性介质中性质不稳定，限制了 燃料 电池 的应用。本 申请 提供了一种PtPdCu 三元合金 催化剂，将金属盐混合后，加入CTAB经 水 热合成法制备了一种纯粹的三元金属催化剂，能够在酸性和 碱 性介质中工作，在酸性介质中的性能更加优异。并且在本申请研究过程中， 发明人 发现，针对该三种金属的合金催化剂制备，加入CTAB可同时起到 表面活性剂 及还原剂的技术效果，进一步简化了制备工艺，该PtPdCu催化剂在电催化 乙醇 氧 化反应中呈现出较高的催化活性与催化 稳定性 等优点。，下面是一种PtPdCu三元合金催化剂及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种PtPdCu三元合金复合粉体的制备方法，其特征在于，将铂盐、钯盐、铜盐混合后加入表面活性剂，混合后经水热法制备该复合粉体，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵中的一种；优选的，该表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将铂盐、钯盐、铜盐混合后加入表面活性剂，搅拌均匀后投入反应釜中一定温度加热一段时间，得到混合物；将混合物离心、洗涤后得到固体即为PtPdCu三元合金复合粉体。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铂盐为四氯合铂酸钾、六氯合铂酸钾、硝酸铂中的一种或所述铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、醋酸铜中的一种或所述钯盐为氯化钯、四氯钯酸钾、硝酸钯中的一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铂盐、钯盐、铜盐物料投放摩尔比为
5:(4～1):(1～4)，优选的，为5:2:3。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热法加热温度为140～180℃，优选的，为155～165℃；加热反应时间为4～8h，优选的，为5～7h。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合物离心后取沉淀，将沉淀部分洗涤烘干既得PtPdCu三元合金复合粉体。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤采用蒸馏水及无水乙醇洗涤若干次，所述烘干温度为70～90℃。
8.权利要求1-7任一项制备方法得到的PtPdCu三元合金复合粉体。
9.权利要求8所述PtPdCu三元合金复合粉体作为燃料电池催化剂的应用。
10.一种适用于酸性介质的电极，其特征在于，所述电极以权利要求8中所述PtPdCu三元合金复合粉体制备电极表面薄膜。
一种PtPdCu三元合金催化剂及其制备方法和应用
技术领域
背景技术
[0002] 随着世界经济的快速发展，不可再生化石能源消耗量持续增加，人类正面临着日益严重的能源短缺和环境破坏问题，发展高效、清洁、经济的能源，具有重要意义。燃料电池是高效、环境友好的发电装置，它可以直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能，由于其不受卡诺循环的限制，具有能源转换效率高、燃料多样化、环境友好的优点。在环境与能源备受人们关注的今天，大力发展燃料电池技术已势在必行。低温燃料电池，由于具有环境友好、快速启动、无电解液流失、寿命长、功率密度和能量密度高等优点，在电动汽车动力电源、移动电源、微型电源及小型发电装置等方面显示出广阔的应用前景。
[0003] 电催化剂是燃料电池的关键材料，燃料电池系统要获得高效率和高比能量，就必须提高燃料和氧化剂在电极过程中的反应活性，即研究和发展高效催化剂。目前，聚合物电解质燃料电池普遍使用贵金属铂作为阴极氧还原催化剂的主要成分，即Pt/C催化剂。但由于铂资源匮乏，价格昂贵，使得聚合物电解质燃料电池成本居高不下；此外，燃料和空气中存在的杂质气体，如一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等易引起催化剂中毒的累积效应，这是导致燃料电池低寿命的根本原因之一，高成本和低使用寿命严重制约了燃料电池商业化的进程。为了降低燃料电池催化剂的生产成本，技术人员采用廉价的非贵金属与Pt形成合金的形式来减少Pt的用量，并且后续研究中发现非贵金属的引入能够有效的提高催化剂的性能。公开专利CN107342424A中提出了一种PtPdCu三元合金催化剂的制备方法，将相应的金属盐混合后采用水热合成法，采用三嵌段共聚物P123充当保护剂和还原剂，以碘化钾作为形貌控制剂，制备了一种电催化氧化甲醇性能的PtPdCu三元合金催化剂。通常状况下，非贵金属在酸性介质中不稳定，在碱性介质中却能够稳定并保持较高的催化活性，上述专利中制备的三元合金催化剂仍然是一种碱性环境下工作的催化剂，提出一种能够适用于酸性介质环境的合金催化剂有利于扩展染料电池的应用。
发明内容
[0004] 针对以上技术缺陷，本申请提供了一种新的PtPdCu三元合金催化剂，本申请中的PtPdCu三元合金催化剂将相应的金属盐原料混合后，加入表面活性剂通过水热合成法制备得到的一种纯粹的三元金属催化剂，能够在酸性和碱性介质中工作，在酸性介质中的性能更加优异，克服了现有技术中非贵金属合金在酸性介质中不稳定的技术问题。
[0005] 为了实现上述技术效果，本申请提供以下技术方案：
[0006] 一种PtPdCu三元合金复合粉体的制备方法，其特征在于：将铂盐、钯盐、铜盐混合后加入表面活性剂，混合后经水热法制备该复合粉体，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵中的一种；优选的，该表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。
[0007] 水热合成法是本领域内常用的材料合成方法，通常的水热合成方法需要加入表面活性剂及还原剂，上述公开专利CN107342424A提供的方案中采用三嵌段共聚物P123充当保护剂和还原剂，以碘化钾作为形貌控制剂，在高温条件下通过还原剂的作用将无机盐中的金属离子置换出来，在表面活性剂的作用下形成一定的形貌结构。本申请针对三元合金复合粉体制备的研究过程中发现，CTAB在水热法制备PtPdCu三元合金复合粉体的反应过程中，能够同时充当表面活性剂和还原剂的作用，发明人认为在反应过程中CTAB可能在含有Pt、Pd、Cu三种金属的环境中生成了还原性的胺，十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵具有与CTAB相似的结构，依据本领域常规研究思路认为上述表面活性剂也能制备得到这种三元金属复合粉体。该方法制备得到的三元合金复合粉体是一种纯粹的三元金属化合物，材料的整体形貌均一，粒径大小均匀，分散性良好，尺寸为3-5nm之间，能够作为电极修饰薄膜应用于酸性介质中。
[0008] 优选的，上述制备方法，具体包括以下步骤：将铂盐、钯盐、铜盐混合后加入表面活性剂，搅拌均匀后投入反应釜中一定温度加热一段时间，得到混合物；将混合物离心、洗涤后得到固体即为PtPdCu三元合金复合粉体。
[0009] 进一步优选的，上述制备方法中，所述铂盐为四氯合铂酸钾、六氯合铂酸钾、硝酸铂中的一种。
[0011] 进一步优选的，上述制备方法中，所述钯盐为氯化钯、四氯钯酸钾、硝酸钯中的一种。
[0012] 在发明人的研究过程中，上述含铂、铜、钯的无机盐在本申请中的制备条件下均能够得到该三元金属复合粉体，具有良好的形貌及分散效果。
[0013] 进一步优选的，所述铂盐、钯盐、铜盐物料投放摩尔比为5:(4～1):(1～4)，更进一步优选的，为5:2:3。
[0014] 在发明人的研究中，该混合体系中铂、钯、铜离子数目不同时，其制备得到催化剂宏观结构上形貌均不相同，当物料比为5:2:3时，采用该制备方法得到的三元金属催化剂如附图1衍射图中所示，没有检测到纯Pt，Pd或Cu的额外衍射峰，PtPdCu是以三元合金的形式存在。
[0015] 进一步优选的，所述水热法加热温度为140～180℃，更进一步优选为155～165℃；加热反应时间为4～8h，更进一步的为5～7h。
[0016] 含有金属元素的前驱物充分溶解后在加热条件下分解形成金属原子生长基元，之后进行晶体的成核生长。温度过低，前驱物与表面活性作用不彻底，生成的催化剂中无机盐成分残留太多；当反应温度保持在155～165℃范围内时，投入的原料能够较为充分的反应生成复合粉体，且残留较少；当反应温度进一步升高时，表面活性剂热不稳定性增加，又会造成残留物增多。
[0017] 进一步优选的，上述制备方法中，将混合物离心后取沉淀，将沉淀部分洗涤烘干既得PtPdCu三元合金复合粉体。
[0018] 进一步优选的，所述洗涤采用蒸馏水及无水乙醇洗涤若干次。
[0019] 进一步优选的，所述烘干温度为70～90℃。
[0020] 制备完毕的复合粉体表面会有一定的无机盐及表面活性剂残留，充分的洗涤有助于除去粉体表面残留，以免残留物质影响催化剂性能。本申请研究发现，采用蒸馏水与无水乙醇作为洗液进行多次洗涤，再进行烘干后能够较为彻底的除去催化剂表面的残留。
[0021] 本申请第二方面，提供上述制备方法获得的PtPdCu三元合金复合粉体。
[0022] 本申请第三方面，提供上述PtPdCu三元合金复合粉体作为燃料电池催化剂的应用。
[0023] 本申请中的PtPdCu三元合金复合粉体，在Pt中掺入了非贵金属成分，作为燃料电池电极材料可显著降低成本。另外，发明人研究表明该PtPdCu三元合金复合粉体作为燃料电池催化剂能够应用于酸性及碱性介质环境，在酸性介质环境中的电化学活性更好，克服了非贵金属普遍不适用于酸性介质环境的缺陷。
[0024] 本申请第四方面，提供一种适用于酸性介质的电极，该电极以上述PtPdCu三元合金复合粉体作为电极表面薄膜。
[0025] 本发明的有益效果
[0026] 1.本申请提供了一种PtPdCu三元合金催化剂，通过将铂盐、钯盐、铜盐混合后加入表面活性剂通过水热合成法制备，通常水热法需要加入表面活性剂及还原剂进行合成，本申请研究发现，针对该PtPdCu三元合金催化剂的合成，加入CTAB可同时作为表面活性剂和还原剂完成制备，制备得到复合粉体衍射图谱中不具有纯Pt，Pd或Cu的额外衍射峰，PtPdCu是以三元合金的形式存在，具有良好的分散性，尺寸为3-5nm之间。
[0027] 2.本领域采用在Pt催化剂中加入非贵金属的方式降低催化剂的成本，通常非贵金属在酸性介质中的性质不稳定，在碱性介质中的性质稳定，限制了多元金属催化剂在酸性介质染料电池中的应用。本申请中提供的PtPdCu三元合金催化剂能够适用于酸性介质和碱性介质，在酸性介质中有良好电化学性能表现。
附图说明
[0029] 图1为实施例1中PtPdCu三元合金催化剂的X射线衍射(XRD)图；
[0030] 图2为实施例1中PtPdCu三元合金催化剂的透射电镜(TEM)图；
[0031] 其中，图2(a)为高倍数下的电镜图，图2(b)为低倍数下电镜图。
[0032] 图3为实施例1中PtPdCu三元合金催化剂的Mapping元素分析图；
[0033] 图3a-图3d依次为：Pt、Pd、Cu以及Pt、Pd、Cu三种元素重叠(Overlap)图。
[0034] 图4为制备的不同成分催化剂的循环伏安曲线对比图；
[0036] 图5为制备的不同成分催化剂的乙醇氧化(EOR)曲线对比图；
[0037] 横坐标为电压(E)，纵坐标为电流密度(J)。测试条件：扫描范围为：-0.2-1V，扫描速度为：50mV/s，溶液为氩气饱和的0.1M HClO4+0.2M Ethanol溶液。
[0038] 图6为制备的不同成分催化剂的时间-电流(i-t)曲线对比图；
[0039] 其中图6(a)为0-3600s范围内的测试结果，图6(b)为0-450s范围内的局部放大图，图的横坐标均为时间(t)，纵坐标均为电流密度(J)。测试条件：溶液为氩气饱和的0.1M HClO4+0.2M Ethanol溶液。
具体实施方式
[0040] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0041] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0042] 正如背景技术所介绍的，现有技术中采用在Pt中掺入非贵金属的方式制备电极，可以有效地降低燃料电池电极成本，但是一般的非贵金属在酸性介质中性质不稳定，限制了燃料电池的进一步研究。为了解决如上的技术问题，本申请提供了一种PtPdCu三元合金催化剂，将相应的金属盐原料混合后，加入表面活性剂通过水热合成法制备得到的一种纯粹的三元金属催化剂，能够在酸性和碱性介质中工作，在酸性介质中的性能更加优异，克服了现有技术中非贵金属合金在酸性介质中不稳定的技术问题。并且在本申请研究过程中，发明人发现，针对该三种金属的合金催化剂制备，加入CTAB可同时起到表明活性剂及还原剂的技术效果，进一步简化了制备工艺。
[0043] 为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。
[0044] 实施例1
[0045] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0087g(±1mg)K2PdCl4、0.0100g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、钯盐、铜盐的物料投放摩尔比为5:2:3，再加入十六烷基三甲基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0046] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以80℃烘干，即得PtPdCu三元合金催化剂，其X-射线粉末衍射谱图如附图1所述。
[0047] 如附图1所示，图中显示出三个明显的衍射峰，即(111)、(200)、(220)，经过与纯Pt、Pd、Cu的JCPDS衍射数据卡片比对发现：合成产物的衍射峰位于较大原子半径Pt及较小原子半径Cu 的相应衍射峰之间，没有检测到纯Pt，Pd或Cu的额外衍射峰，可以确定PtPdCu是以三元合金的形式存在。
[0048] 从图2中可以看出，催化剂总体分布比较均匀，纳米颗粒的尺寸为3-5nm之间。
[0049] 图3显示出Pt，Pd和Cu在整个结构中均匀分布，进一步表明催化剂以合金形式存在。
[0050] 实施例2
[0051] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0174g(±1mg)K2PdCl4、0.0034g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、钯盐、铜盐的物料投放摩尔比为5:4:1，再加入十六烷基三甲基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌40min，而后封闭反应釜在烘箱中于175℃下保温7h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0052] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以70℃烘干，即得PtPdCu三元合金催化剂。
[0053] 实施例3
[0054] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0130g(±1mg)K2PdCl4、0.0066g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、钯盐、铜盐的物料投放摩尔比为5:3:2，再加入十六烷基三甲基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌40min，而后封闭反应釜在烘箱中于175℃下保温7h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0055] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以70℃烘干，即得PtPdCu三元合金催化剂。
[0056] 实施例4
[0057] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0043g(±1mg)K2PdCl4、0.0133g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、钯盐、铜盐的物料投放摩尔比为5:1:4，再加入十六烷基三甲基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌40min，而后封闭反应釜在烘箱中于175℃下保温7h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0058] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以70℃烘干，即得PtPdCu三元合金催化剂。
[0059] 实施例5
[0060] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0087g(±1mg)K2PdCl4、0.0100g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、钯盐、铜盐的物料投放摩尔比为5:2:3，再加入十六烷基三甲基氯化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0061] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以80℃烘干，即得PtPdCu三元合金催化剂。
[0062] 实施例6
[0063] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0087g(±1mg)K2PdCl4、0.0100g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、钯盐、铜盐的物料投放摩尔比为5:2:3，再加入十二烷基二甲基苄基氯化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌
30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0064] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以80℃烘干，即得PtPdCu三元合金催化剂。
[0065] 实施例7
[0066] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0087g(±1mg)K2PdCl4、0.0100g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、钯盐、铜盐的物料投放摩尔比为5:2:3，再加入十二烷基二甲基苄基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌
30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0067] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以80℃烘干，即得PtPdCu三元合金催化剂。
[0068] 试验例1：PtCu二元合金催化剂的制备
[0069] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0453g(±1mg)K2PtCl6、0.0100g(±1mg)CuSO4·5H2O混合，铂盐、铜盐的物料投放摩尔比为7:3，再加入十六烷基三甲基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0070] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以80℃烘干，即得PtCu二元合金催化剂。
[0071] 试验例2：PtPd二元合金催化剂的制备
[0072] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0330g(±1mg)K2PtCl6、0.0217g(±1mg)K2PdCl4混合，铂盐、钯盐的物料投放摩尔比为5:5，再加入十六烷基三甲基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0073] 2)将步骤1)制得的产物冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次。最后收集黑色产物在鼓风干燥器中以80℃烘干，即得PtPd二元合金催化剂。
[0074] 试验例3：纯Pt催化剂的制备
[0075] 1)在20mL特氟龙(Teflon)高压釜衬套中用16mL蒸馏水将0.0660g(±1mg)K2PtCl6溶解，再加入十六烷基三甲基溴化铵0.050g(±1mg)，在磁力搅拌器上搅拌30min，而后封闭反应釜在烘箱中于160℃下保温6h，反应结束后，得黑色悬浊液；
[0076] 2)将步骤1)制得的溶液冷却后，采用离心机以10000rpm离心5min，并充分洗涤产品，其中使用蒸馏水洗涤5次、无水乙醇洗涤5次，收集黑色产物在鼓风干燥器中以80℃烘干，即得纯Pt催化剂。
[0077] 对比实施例1及试验例1-3中制备的催化剂，通过图4可以看出，脱氢峰从小到大依次为：PtCu、纯Pt、PtPdCu、PtPd催化剂。电化学活性面积从小到大依次为：PtCu(2.50m2/2 2 2
gPt)、纯Pt(3.51m/gPt)、PtPdCu(15.17m/gPt)、PtPd(16.65m/gPt)催化剂。由于金属Pd亦会参与析氢脱氢反应，因此考虑到PtPdCu三元合金中更低的Pd含量，若以贵金属Pt与Pd总质量计算，PtPdCu三元合金的电化学活性面积实际高于PtPd二元合金催化剂。
gPt)、纯Pt(3.51m/gPt)、PtPdCu(15.17m/gPt)、PtPd(16.65m/gPt)催化剂。由于金属Pd亦会参与析氢脱氢反应，因此考虑到PtPdCu三元合金中更低的Pd含量，若以贵金属Pt与Pd总质量计算，PtPdCu三元合金的电化学活性面积实际高于PtPd二元合金催化剂。
[0078] 针对实施例1及试验例1-3中制备催化剂的乙醇氧化性能进行检测，结果如图5所示，正扫电流密度(jf)指的是在测试过程中向正电位扫描时出现的峰值电流，负扫电流密度(jb)指的是在测试过程中向负电位扫描时出现的峰值电流。正扫与负扫电流密度比值(jf/jb)是被广泛用作Pt催化剂抗CO毒化性能的指标。值得注意的是，与PtPd(1.27)、PtCu(1.40)二元合金催化剂以及纯Pt催化剂(1.26)相比，PtPdCu三元合金催化剂(1.61)的正扫与负扫电流密度比值(jf/jb)要高得多，表明PtPdCu三元合金催化剂具有更高抗CO毒化能力。
[0079] 针对上述实施例1及试验例1-3中制备催化剂的稳定性进行测试，结果如附图6所示，PtPdCu、PtPd、纯Pt、PtCu催化剂的初始电流密度分别为：243.4μA/cm2、237.4μA/cm2、74.44μA/cm2、43.45μA/cm2；经过3600s的稳定性测试之后，PtPdCu、PtPd、纯Pt、PtCu催化剂的电流密度分别为：12.46μA/cm2、9.0μA/cm2、2.1μA/cm2、1.96μA/cm2。对比可以看出PtPdCu三元合金催化剂具有最好的催化稳定性。
[0080] 试验例4：PtPdCu三元合金催化剂在碱性介质中的电催化性能测试
[0081] 1)配置催化剂分散液：将3mg PtPdCu三元合金催化剂分散到4.8mL水和1.2mL异丙醇的混合溶液中，超声分散均匀，得到0.5mg·mL-1催化剂分散液。
[0082] 2)修饰玻碳电极：将6.55μL的催化剂分散液滴到表面洁净的玻碳电极(S＝0.1256cm2)上，其中Pt的修饰量(20μg/cm2)，待完全干燥后，滴加2.4μL 0.5％Nafion溶液待用。
[0083] 3)电催化性能测试：测试前，需先向溶液(0.1M KOH,75ml)中通氩气(Ar)30min，保证测试环境处于氩气(Ar)氛围；使用CHI 832B电化学工作站，先进行循环伏安(CV)活化，测试条件：扫描范围为：-1-0.2V，扫描速度为：50mV/s；然后向溶液中加入34.66μL无水乙醇，搅拌，得到0.1M KOH分散的乙醇溶液(0.2M)；接下来测定电催化乙醇氧化(EOR)性能，测试条件：扫描范围为：-1-0.2V，扫描速度为：50mV/s；并利用电流-时间(i-t)曲线来测定催化剂的稳定性，测试条件：扫描时间为0-3600s，溶液为氩气饱和的0.1M KOH+0.2M Ethanol溶液。上述电化学性能测试均以Ag/AgCl(3M KCl)电极为参比电极，Pt丝电极(直径0.5mm)为对电极，玻碳电极为工作电极。
[0084] 4)电催化性能测试结果：PtPdCu三元合金催化剂表现出了一定的电催化性能，但是稳定性测试结果不太理想。在稳定性的测试中，该催化剂的初始电流密度为：252.7μA/cm2，经过3600s的稳定性测试之后，电流密度为：2.8μA/cm2，未达到理想效果。
[0085] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 利用电镀的锡铋铅三元合金焊料组合物 | 2020-05-17 | 467 |
| 一种生长单相外延m面ZnOS三元合金薄膜的方法 | 2020-05-17 | 473 |
| 一种钯铜锡三元合金纳米催化剂的制备方法 | 2020-05-18 | 515 |
| Ag-Au-Pd三元合金接合线 | 2020-05-11 | 662 |
| 一种三元合金电镀液 | 2020-05-11 | 327 |
| 一种三元合金封接材料的制备方法 | 2020-05-12 | 801 |
| 一种三元合金封接材料及其制备方法 | 2020-05-12 | 544 |
| 一种Al1-xInxN三元合金纳米晶薄膜及其制备方法 | 2020-05-15 | 283 |
| 一种无电解沉积三元合金镀液 | 2020-05-12 | 96 |
| 一种铝铌钽三元合金以及制备方法 | 2020-05-15 | 869 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈