[发明专利]一种CuPd基复合材料、制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种CuPd基复合材料、制备方法及其应用，属于纳米材料技术领域，其制备方法包括：首先，将载体粉末分散在乙二醇溶液中，形成分散液，其中载体粉末为MXene或GO；其次，将Cu盐、Pd盐溶解在乙二醇溶液中，并加入柠檬酸钠作为分散剂，得到混合溶液；最后，将分散液加入到混合溶液中，加热反应后，进行后处理得到CuPd基复合材料。本发明得益于铜钯合金优异的电催化合成氨性能，以及载体优异的电子导电性和表面亲水性，复合材料有望在电催化过程中进一步提高性能。此外，该复合材料制备方法简单，成本低，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于材料合成领域，涉及一种CuPd基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着社会经济和科技的高速发展，人们对于能源和环境问题的关注持续上升。众所周知，电催化是未来清洁能源转化技术的一种很有前途的方法，而电催化过程中最重要的就是高效电催化剂的制备。目前，一些热点材料引起了研究学者的广泛关注。

Cu由于导电性好、析氢能力弱，有利于促进活性物质的吸附和转化，被认为是一种极具潜力的电催化剂。但是，纯Cu电极很容易发生自发氧化损耗和表面中毒同时单金属催化剂在易于获得的同时性能仍存在缺陷，想要进一步提高电催化性能，必须引入合适的原子，形成双金属系统。铜钯双金属的协同作用有利于优化电子结构，降低反应势垒，从而有助于提高催化性能。

MXene是一种新型二维材料，通过刻蚀掉MAX相中的A层制备得到。它通常用化学式M_n+1X_nT_x表示，其中M代表早期过渡金属，X为C或N元素，T为表面官能团(-F，-O或-OH)。得益于其优异的电子导电性和表面亲水性，MXene在各个领域都有广泛的应用，并且在电催化方面也被广泛报道。此外，MXene可以通过改变负载催化剂活性中心的亲电性，从而改变复合材料的催化活性，可以有效提高复合材料的电催化性能。

另外，氧化石墨烯(graphene oxide，GO)是石墨烯的氧化物，含氧官能团增多而使其性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。作为石墨烯基材料一类重要的衍生物，尽管氧化过程破坏了石墨烯高度共轭结构，但是仍保持着特殊的表面性能与层状结构。含氧基团的引入不仅使得氧化石墨烯具有化学稳定性，而且为合成石墨烯基/氧化石墨烯基材料提供表面修饰活性位置和较大的比表面积。氧化石墨烯作为合成石墨烯基复合材料的前驱物与支撑载体，易功能化与可控性高。在与金属，金属氧化物，高分子聚合物等材料复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚。

因此，CuPd合金与GO或者MXene的复合材料在电催化领域将会大有作为。

发明内容

本发明的目的在于公开一种CuPd基复合材料的制备方法。该材料制备工艺简单、普适，在电催化领域展示出广阔的前景。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种CuPd基复合材料的制备方法，首先，将载体分散在乙二醇溶液中，形成分散液；其次，将Cu盐、Pd盐溶解在乙二醇溶液中，并加入柠檬酸钠作为分散剂，得到混合溶液；最后，将分散液加入到混合溶液中，加热反应后，进行后处理得到产物。具体包括以下步骤：

第一步，室温下，将载体粉末加入到乙二醇溶液中，超声得到溶液A。其中，每10mL的乙二醇溶液中，对应加入50～150mg的载体粉末，载体为氧化石墨烯(GO)或者MXene。

第二步，制备产物

2.1)室温下，将Cu盐与Pd盐加入到乙二醇溶液中，并加入柠檬酸钠作为分散剂，搅拌溶解得到混合液B。所述Cu盐与Pd盐摩尔比范围为(9～1):1。