一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于电催化材料领域，公开了一种PtAuPd@Ag核‑壳纳米晶体电催化剂及其制备方法。将CTAB和葡萄糖溶解在银氨溶液中得到前驱体溶液，80～180℃下反应，冷却至室温，所得反应液离心后取上清液，得到Ag种子溶液；将PVP和柠檬酸溶解在水中，然后加入Ag种子溶液，搅拌混匀后升温至60～120℃，加入氯铂酸、氯金酸和氯钯酸保温反应2～8h；所得反应液经洗涤、离心，即得PtAuPd@Ag核‑壳纳米晶体电催化剂。本发明专利技术的制备方法工艺简便，原料易得，所得PtAuPd@Ag核‑壳纳米晶体尺寸和形貌均一，可用于催化甘油电氧化制备高附加值产物。

【技术实现步骤摘要】
一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂及其制备方法
本专利技术属于电催化材料领域，具体涉及一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，人们对甘油的综合利用研究越来越成为对甘油生物质研究的重点。甘油是一种具有广泛应用价值的生物质，由甘油加工而成的许多化学化工产品都具有很高的经济应用价值，如甘油醛(GLAD)，二羟基丙酮(DHA)，甘油酸(GLA)，乳酸(LA),亚酒石酸(TA)，中草酸(MA)等。甘油作为生物柴油生产工艺中的副产物，因其原料易得，储量丰富，潜在价值高，日益成为了当下研究的热点。目前，对甘油的综合利用大多采用化学计量氧化法，这种方法大多使用有毒有害的强酸强碱，对周围环境造成了很大的伤害，而常用的发酵法则对产物的选择性不是很好，且对生成的产物难以分离纯化。电化学方法可以很好地避免直接化学氧化法和发酵法带来的很多缺陷，可以很好的提高产物的选择性和转化率。但是，其方法的前提是要合理设计出高催化活性和高选择性的催化剂。Pt，Au，Pd作为催化甘油转化过程中广泛使用的催化剂，在催化剂的合成中具有很好的参考利用价值。迄今为止，已经有很多的制备方法，例如多元醇辅助还原法、水热合成法、微乳液法等，各有优劣。这些制备方法大多对催化剂的形貌不易控制，很难制备出高选择性的催化剂。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂的制备方法。本专利技术方法采用种子介导生长法，以硝酸银、氯铂酸、氯金酸、氯钯酸作为前体物，以葡萄糖、柠檬酸作为还原剂，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为结构导向剂，水作为反应溶剂，通过反应，合成出尺寸和形貌均一的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体。本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂的制备方法，包括如下制备步骤：(1)配制浓度为5～20mmol/L的银氨溶液，然后依次加入CTAB和葡萄糖溶解均匀得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在80～180℃下反应，反应完成后冷却至室温，将所得反应液离心后取上清液，得到Ag种子溶液；(3)将PVP和柠檬酸溶解在水中，然后加入步骤(2)所得Ag种子溶液，搅拌混匀后升温至60～120℃，加入氯铂酸、氯金酸和氯钯酸，保温反应2～8h；将所得反应液经洗涤、离心，即得PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂。优选地，步骤(1)所得前驱体溶液中CTAB的浓度为20～100mmol/L，葡萄糖的浓度为1～10mmol/L。优选地，步骤(2)中所述反应的时间为3～10h。优选地，步骤(3)中所述PVP和柠檬酸溶解在水中的浓度为：PVP3～6mg/mL，柠檬酸4～25mg/mL。优选地，步骤(3)中所述氯铂酸、氯金酸和氯钯酸以浓度为5～20mmol/L的水溶液加入。优选地，步骤(3)中所述洗涤是指用饱和氯化钠溶液和去离子水洗涤。一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂，通过上述方法制备得到。本专利技术原理为：采用种子介导生长法，以硝酸银、氯铂酸、氯金酸、氯钯酸作为前体物，葡萄糖、柠檬酸作为还原剂，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为结构导向剂，水作为反应溶剂，通过反应，合成出尺寸和形貌均一的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体，可用于利用电化学方法催化氧化甘油生产高附加值产物的催化剂。本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术采用种子介导生长法制备PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂，该法工艺简单，原料易得，具有成本低、绿色环保等优点。(2)本专利技术制备的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂均呈均一核-壳纳米晶体结构且尺寸一致。附图说明图1和图2是本专利技术实施例3制备的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂的透射电镜(TEM)图。图3是本专利技术实施例3制备的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂在0.1MKOH+1M甘油溶液中的电氧化CV曲线图，扫速是50mV/s，其中Pt/C、Au/C、Pd/C为标准催化剂。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)称取85mg硝酸银，溶解在去离子水中，得到硝酸银溶液，然后滴加氨水制备得到浓度为5mmol/L的银氨溶液；称取110mgCTAB，9mg葡萄糖溶解在上述银氨溶液中得到CTAB浓度为20mmol/L、葡萄糖浓度为1mmol/L的前驱体溶液。(2)将步骤(1)所得前驱体溶液转移至反应釜中，在80℃下反应5h，冷却至室温；将所得反应液经过离心后，取上清液作为后续合成PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体的Ag种子溶液，待用。(3)将80mgPVP和100mg柠檬酸依次溶解在24mL去离子水中；待其完全溶解后，加入10mL步骤(2)所得Ag种子溶液，搅拌混匀后转移到油浴中，升温至60℃后，将5mg的氯铂酸，3mg的氯金酸和1mg的氯钯酸溶解到5mL去离子水中后加到该反应体系中继续保温反应5h。将所得反应液与饱和氯化钠溶液混合静置6h后，去离子水洗涤离心3次，即得均匀悬浮液状态的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂。实施例2(1)称取340mg硝酸银，溶解在去离子水中，得到硝酸银溶液，然后滴加氨水制备得到浓度为20mmol/L的银氨溶液；称取550mgCTAB，90mg葡萄糖溶解在上述银氨溶液中得到CTAB浓度为100mmol/L、葡萄糖浓度为10mmol/L的前驱体溶液。(2)将步骤(1)所得前驱体溶液转移至反应釜中，在180℃下反应3h，冷却至室温；将所得反应液经过离心后，取上清液作为后续合成PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体的Ag种子溶液，待用。(3)将130mgPVP和600mg柠檬酸依次溶解在24mL去离子水中；待其完全溶解后，加入20mL步骤(2)所得Ag种子溶液，搅拌混匀后转移到油浴中，升温至120℃后，将20mg的氯铂酸，14mg的氯金酸和5mg的氯钯酸溶解到5mL去离子水中后加到该反应体系中继续保温反应2h。将所得反应液与饱和氯化钠溶液混合静置24h后，去离子水洗涤离心3次，即得均匀悬浮液状态的PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂。实施例3(1)称取170mg硝酸银，溶解在去离子水中，得到硝酸银溶液，然后滴加氨水制备得到浓度为10mmol/L的银氨溶液；称取270mgCTAB，9mg葡萄糖溶解在上述银氨溶液中得到CTAB浓度为50mmol/L、葡萄糖浓度为1mmol/L的前驱体溶液。(2)将步骤(1)所得前驱体溶液转移至反应釜中，在120℃下反应8h，冷却至室温；将所得反应液经过离心后，取上清液作为后续合成PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体的Ag种子溶液，待用。(3)将100mgPVP和500mg柠檬酸依次溶解在24mL去离子水中；待其完全溶解后，加入15mL步骤(2)所得Ag种子溶液，搅拌混匀后转移到油浴中，升温至90℃后，将10mg的氯铂酸，7mg的氯金酸和2.5mg的氯钯酸溶解到5mL去离子水中后加到该反应体系中继续保温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PtAuPd@Ag核‑壳纳米晶体电催化剂的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)配制浓度为5～20mmol/L的银氨溶液，然后依次加入CTAB和葡萄糖溶解均匀得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在80～180℃下反应，反应完成后冷却至室温，将所得反应液离心后取上清液，得到Ag种子溶液；(3)将PVP和柠檬酸溶解在水中，然后加入步骤(2)所得Ag种子溶液，搅拌混匀后升温至60～120℃，加入氯铂酸、氯金酸和氯钯酸，保温反应2～8h；将所得反应液经洗涤、离心，即得PtAuPd@Ag核‑壳纳米晶体电催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)配制浓度为5～20mmol/L的银氨溶液，然后依次加入CTAB和葡萄糖溶解均匀得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在80～180℃下反应，反应完成后冷却至室温，将所得反应液离心后取上清液，得到Ag种子溶液；(3)将PVP和柠檬酸溶解在水中，然后加入步骤(2)所得Ag种子溶液，搅拌混匀后升温至60～120℃，加入氯铂酸、氯金酸和氯钯酸，保温反应2～8h；将所得反应液经洗涤、离心，即得PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂。2.根据权利要求1所述的一种PtAuPd@Ag核-壳纳米晶体电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所得前驱体溶液中CTAB的浓度为20～100mmol/L，葡萄糖的浓度为1～10mmol/L。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：申益，周咏芳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44