The invention discloses a supported single atom Pd catalyst and a preparation method and catalytic application thereof. The supported monoatomic Pd catalyst material was successfully prepared on NiFe hydrotalcite support by photodeposition reduction method, and the morphology, structure and valence of the monoatomic Pd catalyst material were characterized by various characterization techniques. By comparing the results of electrocatalytic oxidation of ethanol with those of carrier, mono-atom Pd catalyst and nano-Pd catalyst, the invention shows that mono-atom Pd catalyst has the best catalytic activity and stability for electrocatalytic oxidation of ethanol. Moreover, the peak current density of monatomic Pd catalyst is about 5 times of that of NiFe hydrotalcite carrier. After different hydrogen reduction treatments, the electrocatalytic activity of the monoatomic catalysts was increased significantly, about 1.5 times as much as that of the untreated samples.
【技术实现步骤摘要】
一种负载型单原子Pd催化剂及其制备方法和催化应用
本专利技术属于催化剂
,涉及一种负载型单原子Pd催化剂及其制备方法和催化应用,尤其是,利用光沉积还原法制备以水滑石为载体的负载型单原子Pd催化剂及其电催化氧化乙醇反应的应用。
技术介绍
化石燃料持续消耗引起了严重的环境污染和能源枯竭问题。为了改善这种情况,发展清洁、高效的可再生能源及能源设备成为了当今社会的战略目标。燃料电池是一种可以直接将化学能转化成电能的装置,且不受卡诺循环的影响,具有高效环保等优点。与直接甲醇燃料电池相比,乙醇燃料电池(DEFC)具有能量密度高(约为8.01kW·h/kg,能量效率为0.97)、来源广泛、便于储存和运输、无毒等优点。目前DEFC主要存在两个问题限制了其大规模商业应用。其一为DEFC的阳极催化剂易被乙醇氧化中间产物毒化,导致催化剂活性减弱;以及反应过程中主要氧化产物为不完全氧化产物乙酸和乙醛等,而不是可以实现12个电子转移的CO2,仅能释放出小部分能量。因此在对乙醇催化氧化机理的深入探究的同时,抗毒化作用好以及活性较高的新型电催化剂的开发对发展DEFC具有重大意义。直接乙醇燃料电池分为酸性介质的DEFC和碱性介质的DEFC。在碱性介质的DEF中,Pd基催化剂和Ni基催化剂引发了研究者的关注和研究。这是由于Pd对有机小分子醇类具有较高的电催化活性及稳定性。Ni基催化剂稳定好,但是催化活性不高。与非贵金属相比,Pd贵金属全球储量极低、价格高。为了更好的提高乙醇电催化氧化的转化效率,降低生产成本,在含镍的水滑石载体上负载Pd的单原子是有效的办法。在碱性介质中的电催化氧化乙 ...
【技术保护点】
1.一种负载型单原子Pd催化剂,其特征在于,在光沉积还原后单原子Pd分布于水滑石载体层板上或者层板之间,其中Pd的负载量为0.1‑0.3wt%。
【技术特征摘要】
1.一种负载型单原子Pd催化剂,其特征在于,在光沉积还原后单原子Pd分布于水滑石载体层板上或者层板之间,其中Pd的负载量为0.1-0.3wt%。2.根据权利要求1所述的负载型单原子Pd催化剂,其特征在于,所述水滑石载体是镍铁水滑石,Ni/Fe的摩尔比为3/1。3.根据权利要求2所述的负载型单原子Pd催化剂,其特征在于,所述镍铁水滑石载体上Pd负载量为0.1wt%。4.一种负载型单原子Pd催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)双滴法制备水滑石载体;(2)利用光沉积还原的方法将Pd离子以单原子Pd的形式还原负载在水滑石载体上。5.根据权利要求4所述的负载型单原子Pd催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述水滑石载体是镍铁水滑石,Ni/Fe的摩尔比为3/1;通过镍盐和铁盐制备所述镍铁水滑石,所述镍盐包括硝酸镍、氯化镍或硫酸镍中的至少一种,所述铁盐包括硝酸铁、氯化铁或硫酸铁中至少一种。6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:张法智,王红璐,徐杰,
申请(专利权)人:北京化工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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