一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法技术

本发明专利技术提供一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法，涉及催化剂技术领域。所述快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法主要是对商业铂钌催化剂按照其溶解性选用一定品种的酸进行快速处理。本发明专利技术克服了现有技术的不足，有效解决商业PtRu催化剂活性组份团聚比较严重的问题，提升PtRu催化剂的活性、抗毒性和稳定性，并且操作步骤简单方便，同时能回收损失的Pt和Ru，减少金属污染，安全环保。

A Rapid and Efficient Method for Improving the Activity of Commercial Pt-Ru Catalysts

The invention provides a method for rapidly and efficiently improving the activity of commercial platinum ruthenium catalyst, which relates to the technical field of catalyst. The method for rapidly and efficiently improving the activity of commercial platinum-ruthenium catalysts is mainly to rapidly treat commercial platinum-ruthenium catalysts by selecting certain kinds of acids according to their solubility. The invention overcomes the shortcomings of the existing technology, effectively solves the serious problem of agglomeration of active components of commercial PtRu catalysts, improves the activity, anti-toxicity and stability of PtRu catalysts, and has simple and convenient operation steps, while recovering lost Pt and Ru, reducing metal pollution, safety and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法
本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法。
技术介绍
铂钌(PtRu)合晶材料是一种主要应用于直接甲醇燃料电池反应的催化剂，其对甲醇氧化有较高的电催化活性。在双金属催化剂中，PtRu电催化剂被认为是目前最有前途的燃料电池阳极催化剂。与纯Pt催化剂相比，它有较好的抗一氧化碳中毒能力和较高的催化活性。在文献报道的制备PtRu/C方法中，胶体法是最常用的，主要包括以下三个步骤：含铂钌的胶体的制备，如有机金属物胶体或金属氧化物胶体；胶体沉积到碳载体上；混合物的化学还原。这种方法可以获得很高的分散度，但制备过程比较复杂，故成本较高、效率较低。另一个常用的方法是浸渍法，这类方法的一大优点是不用过滤和洗涤，比较适合大规模生产，而且直接使用氯化物如氯铂酸(H2PtCl6)和氯化钌(RuCl3)，成本低且制备比较方便。目前市售的商业PtRu催化剂活性组份团聚比较严重且商业PtRu催化剂的活性、抗毒性和稳定较差，这对PtRu催化剂在燃料电池中的应用产生较大限制。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法，有效解决商业PtRu催化剂活性组份团聚比较严重的问题，提升PtRu催化剂的活性、抗毒性和稳定性，并且操作步骤简单方便，同时能回收损失的Pt和Ru，减少金属污染，安全环保。为实现以上目的，本专利技术的技术方案通过以下技术方案予以实现：一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法，所述快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法包括以下步骤：(1)选取商业PtRu催化剂于处理酸中进行分散，搅拌溶解一段时间后，备用；(2)将上述搅拌后的物质置于高压反应釜中，于高温下进行处理后备用；(3)将上述高温处理后的PtRu催化剂自然冷却，冷却后采用乙醇洗涤3次后烘干，得高活性商业PtRu催化剂。优选的，步骤(1)中选取对商业PtRu催化剂无大量溶解的酸为处理酸。优选的，本发中所使用处理酸与商业PtRu催化剂的质量比根据处理酸的种类和商业PtRu催化剂的种类的不同而进行改变。优选的，步骤(2)中高温处理的时间根据所使用处理酸与商业PtRu催化剂的种类不同而改变，且处理时间不宜过长。优选的，本专利技术酸处理商业铂钌催化剂过程中有损失的Pt和Ru，需添加硼氢化钠进行回收。本专利技术提供一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法，与现有技术相比优点在于：本专利技术技术方案可以有效地提高商业PtRu催化剂的活性、抗毒性和稳定性。通过对催化剂进行简单的在处理后即可使用，并且在处理过程中的损失的Pt和Ru可以通过加入硼氢化钠进行回收，没有贵金属的损失并相对环保。处理条件相对温和且处理时间较短，可使催化剂活性相比于未处理前提高3倍且相比于商业Pt/C提高5倍以上。附图说明图1为Pt50Ru50/C在处理前后的透射电镜图，(A)未处理和(B)处理后。图2为Ru3p(A)andPt4f(B)在处理前后的电子能谱，(before)处理前和(after)处理后。图3中(A)为处理前后样品在0.5mol/L硫酸中的循环伏安曲线；(B)为处理前后以及商业Pt/C在0.5mol/L,1mol/L甲醇溶液中的循环伏安曲线；(C)为样品的活性比较；(D)为样品的稳定性。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：快速高效提高Pt50Ru50/C催化剂活性的方法，包括以下步骤：将50mgPt50Ru50/C催化剂分散于5mL冰醋酸中，搅拌10分钟后转入10mL的高压反应釜并将反应釜在120摄氏度处理2小时。待自然冷却后，用乙醇洗涤3次并烘干待用，得高活性Pt50Ru50/C催化剂。检测Pt50Ru50/C催化剂酸处理前后的催化活性组份团聚情况，及Pt50Ru50/C催化剂酸处理前后钌氧化物和铂氧化物的增减情况，结果如图1、图2所示。其中图1所示，在醋酸处理后，原本团聚比较厉害的PtRu颗粒变得均匀清晰，颗粒晶格间距在处理前后基本一致。图2所示，在醋酸处理后，商业PtRu催化剂中的钌氧化物增加和铂氧化物减少，这些成分均有利于甲醇氧化活性和抗毒性的增加。用王水溶解50mgPt50Ru50/C催化剂，通过元素含量测定，结果如下表所示，虽然有部分的Pt和钌损失，但是总体上催化剂处理前后的摩尔比(Molarratio)没有变化。此外，溶解部分的Pt和Ru可以通过添加硼氢化钠进行回收回收。实施例2：分别取10uL处理前后Pt50Ru50/C的乙醇溶液(4mg/mL)以及同浓度的商业Pt/C滴到铂碳电极并自然晾干，以三电极体系(氯化银/银为参比电极，铂丝为对电极，含有样品的铂碳电极为工作电极)，在0.5mol/L,1mol/L甲醇溶液中测试活性，结果如图3所示。其中，图3A显示乙酸处理后的Pt50Ru50/C循环伏安曲线曲线在-0.2-0.2V的面积显著增大(由16.7增至39.8平方米/毫克铂)；图3B显示处理后的Pt50Ru50/C在酸性溶液中氧化甲醇时具有更低的起始电位和更大的电流密度。此外，通过利用0.8V处峰值与0.5V处峰值对比，处理前后此值由1.7增大为2.1，说明处理后样品的抗毒性提升；由图3C的对比可以发现其活性是未处理样品的3.3倍且是市售商业Pt/C活性的5倍以上；图3D表面处理后的样品其氧化甲醇的电流始终大于未处理和商业Pt/C样品，表面其稳定要优于未处理样品和商业Pt/C。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法，其特征在于，所述快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法包括以下步骤：(1)选取商业PtRu催化剂于处理酸中进行分散，搅拌溶解一段时间后，备用；(2)将上述搅拌后的物质置于高压反应釜中，于高温下进行处理后备用；(3)将上述高温处理后的PtRu催化剂自然冷却，冷却后采用乙醇洗涤3次后烘干，得高活性商业PtRu催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法，其特征在于，所述快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法包括以下步骤：(1)选取商业PtRu催化剂于处理酸中进行分散，搅拌溶解一段时间后，备用；(2)将上述搅拌后的物质置于高压反应釜中，于高温下进行处理后备用；(3)将上述高温处理后的PtRu催化剂自然冷却，冷却后采用乙醇洗涤3次后烘干，得高活性商业PtRu催化剂。2.如权利要求1所述的一种快速高效提高商业铂钌催化剂活性的方法，其特征在于：步骤(1)中选取对商业PtRu催化剂无大量溶解的酸为处理酸。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏雷，汪姣，李子荣，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34