[发明专利]一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法及应用

说明书

本发明公开了一种富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法，其特征在于：包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为5：1~1：5；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1:1~1:8；(4)向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应6～24小时，温度控制在120～200℃；(5)将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米晶体。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法及在燃料电池的应用。

背景技术

金属Pt在醇类氧化、氧气还原、生物质燃料和氢气燃料电池等方面都有不可取代的作用。但由于Pt稀有、价格贵，导致燃料电池的商用成本高，所以将Pt与廉价金属制备成合金是降低其成本的一种有效方法。另外，合金纳米催化剂的形状、尺寸和成分对催化剂的性能起决定性的作用，因此制备形形状、尺寸和成分可控制的Pt基合金催化剂至关重要。到目前，在液相中合成富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法与形貌控制技术还没有案例。并且由于Cu的加入形成合金不但可以增强催化剂的催化性能，还可以大幅度降低催化剂的成本。因此可控合成富Cu八面体PtCu纳米催化剂具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：获得了富Cu八面体PtCu纳米晶体。该种晶体合成方法新颖，形貌统一，在燃料电池中具有优异的催化性能。

本发明的技术方案是：一种富Cu八面体PtCu纳米晶体的合成方法，包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为5：1~1：5；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1:1~1:8；(4) 向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应6～24小时，温度控制在140～200℃；(5) 将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米晶体。

所述的步骤(2)中所述的金属铂盐前驱体为乙酰丙酮铂；金属铜盐前驱体为乙酰丙酮铜。

所述的铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为5：1~1：5。

所述的甲醛与DMF的体积比为1:1-1:8。

所述的葡萄糖的加入量与金属盐的摩尔比为：10-4:1；CTAB与金属盐的摩尔比为：1-2:1。

步骤(4)中所述在高压反应釜中反应温度控制在140～190℃，反应时间为10-14小时。

所述的八面体PtCu纳米晶体尺寸均一、在24-26nm；铜含量原子比为65.5%。

步骤(4)中所述在高压反应釜中反应温度控制在170～190℃，反应时间为10-14小时。

所述的富Cu八面体的PtCu纳米催化剂是目前PtCu纳米晶体文献所记载的Cu含量最多的八面体。

所述的富Cu八面体PtCu纳米催化剂在燃料电池的应用。

所述的富Cu八面体PtCu纳米催化剂在燃料电池中做为阳极对醇类的氧化和阴极对氧气的还原的应用。