一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法，其以钛板为载体，以钯盐为前驱体，加入油酸或油酸盐形成胶状物，然后将胶状物均匀地涂覆在钛板上，于180~350℃、气体保护下保温处理0.5h~2h，得到钛板负载的钯纳米催化剂。与传统热分解方法相比，本发明专利技术方法不仅可显著降低热分解温度，使获得的Pd颗粒尺寸均匀，平均粒径小于10nm，并可使Pd颗粒在钛板上均匀分散，从而对乙醇及甲醇等醇类燃料具有较高的催化活性，且本发明专利技术原料易得，操作方法简便，可达到产业化生产的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法
本专利技术属于催化和能源工业材料制备
，具体涉及一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法。
技术介绍
随着全球能源危机的加剧，新的能源引起社会的广泛关注。直接醇类燃料电池（DMFCs/DEFCs）是一种可以将燃料的化学能直接转换成电能的电化学反应装置，具有工作温度低、能量密度高以及环境友好等优点。在燃料电池方面，铂催化剂的催化效率较高，但是贵金属铂的资源匮乏，导致其价格昂贵，增加了燃料电池的成本。因此，钯被认为是低铂乃至无铂催化剂的关键材料。然而，传统的碳材料载体因其耐腐蚀性较差，导致在作为催化剂载体过程中其上负载的催化剂活性物质易脱落，影响其催化性能。近年来，大量研究人员对非碳载体材料如氧化物、高稳定性金属和稀土材料等进行了研究。其中，钛具有较高的导电性和耐腐蚀，可望成为燃料电池的新型载体材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法，其可使制得的Pd颗粒粒径均匀，并使其均匀分散在载体上，从而显著提高所得催化剂的催化活性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法，其是将钯盐在超声搅拌下溶解于有机溶剂中，得到溶液A；将油酸或油酸盐超声溶解于有机溶剂中，得到溶液B；将溶液A逐滴加入溶液B中，搅拌混合1h~4h，得到胶状溶液C；将胶状溶液C均匀涂覆于刻蚀后的钛板上，干燥得到物质D；将物质D转移到管式炉内，在气体保护下升温至180~350℃后保温处理0.5h~2h，得到钛板负载的钯纳米催化剂；其具体操作步骤如下：（1）将钛板在沸腾的20wt%~60wt%的草酸溶液中刻蚀1-2小时，洗涤干燥后，得到刻蚀后的钛板；（2）按质量体积比1:10将钯盐超声混合在有机溶剂溶液中，得到溶液A；按质量体积比1:10将油酸或油酸盐超声溶解在有机溶剂中，得到溶液B；（3）搅拌溶液B，并将溶液A逐滴加入到溶液B当中，然后搅拌混合1h~4h，得到胶状溶液C；（4）将胶状溶液C均匀涂在刻蚀后的钛板上，放入干燥箱内，60℃下干燥2h，得到物质D；（5）将物质D放入刚玉陶瓷舟内，转移到管式炉内，通入保护气体，然后在室温下以2℃/min的速率升温到180℃~350℃，保温处理0.5h~2h，冷却后得到钛板负载的钯纳米催化剂。所述钯盐为二氯化钯、四氯钯酸钠和醋酸钯中的一种或者几种。所述油酸盐为油酸钾、油酸钙和油酸钠中的一种或者几种。所述有机溶剂为无水乙醇或乙二醇。所用保护气体为氩气、氢气、氮气中的一种或者几种。所用钯盐与油酸盐的摩尔比为1:1~1:10。胶状溶液C在钛板上的涂覆量为1~10g/m2。所得催化剂中钯颗粒的平均粒径小于10nm。本专利技术的显著优点在于：与传统热分解方法相比，本专利技术方法不仅可显著降低热分解温度，使获得的Pd颗粒尺寸均匀，平均粒径小于10nm，并可使Pd颗粒在钛板上均匀分散，而高度分散的纳米催化剂对乙醇及甲醇等醇类燃料具有较高的催化活性。同时，钛基材的高耐蚀性也能够增强催化剂在运行环境下的稳定性。本专利技术原料易得，操作方法简便，可达到产业化生产的要求。附图说明图1是本专利技术制备的钛板负载的钯纳米催化剂的SEM图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1（1）将钛板在沸腾的20wt%的草酸溶液中刻蚀1小时，用酒精洗涤干燥后，得到刻蚀后的钛板；（2）将醋酸钯超声溶解在无水乙醇中，得到浓度为1g/10mL的溶液A；将油酸超声溶解在无水乙醇中，得到浓度为1g/10mL的溶液B；（3）搅拌溶液B，并将溶液A逐滴加入到溶液B当中，然后搅拌混合1h，得到胶状溶液C；其中油酸与醋酸钯的摩尔比为1:1；（4）按涂覆量1g/m2将胶状溶液C均匀涂在刻蚀后的钛板上，放入干燥箱内，60℃下干燥2h，得到物质D；（5）将物质D放入刚玉陶瓷舟内，转移到管式炉内，通入氩气进行保护，然后在室温下以2℃/min的速率升温到180℃，保温处理0.5h，冷却后得到钛板负载的钯纳米催化剂。所得催化剂对乙醇催化的比活性为12mA·cm-2，连续运行12小时（65℃，0.65V）的衰减率仅为20%。图1是所得催化剂的SEM图。由图可知，Pd纳米颗粒分散均匀，其平均粒径在10nm左右。实施例2（1）将钛板在沸腾的质量分数为60wt%的草酸溶液中刻蚀2小时，用酒精洗涤干燥后，得到刻蚀后的钛板；（2）将二氯化钯超声溶解在无水乙醇中，得到浓度为1g/10mL的溶液A；将油酸钾超声溶解在乙二醇中，得到浓度为1g/10mL的溶液B；（3）搅拌溶液B，并将溶液A逐滴加入到溶液B当中，然后搅拌混合4h，得到胶状溶液C；其中油酸钾与二氯化钯的摩尔比为10:1；（4）按涂覆量10g/m2将胶状溶液C均匀涂在刻蚀后的钛板上，放入干燥箱内，60℃下干燥2h，得到物质D；（5）将物质D放入刚玉陶瓷舟内，转移到管式炉内，通入氮气进行保护，然后在室温下以2℃/min的速率升温到350℃，保温处理2h，冷却后得到钛板负载的钯纳米催化剂。所得催化剂对乙醇催化的比活性为8mA·cm-2，连续运行12小时（65℃，0.65V）的衰减率仅为12%。实施例3（1）将钛板在沸腾的质量分数为40wt%的草酸溶液中刻蚀1小时，洗涤干燥后，得到刻蚀后的钛板；（2）将四氯钯酸钠超声溶解在乙二醇中，得到浓度为1g/10mL的溶液A；将油酸钠超声溶解在乙二醇中，得到浓度为1g/10mL的溶液B；（3）搅拌溶液B，并将溶液A逐滴加入到溶液B当中，然后搅拌混合2h，得到胶状溶液C；其中油酸钠与四氯钯酸钠的摩尔比为5:1；（4）按涂覆量5g/m2将胶状溶液C均匀涂在刻蚀后的钛板上，放入干燥箱内，60℃下干燥2h，得到物质D；（5）将物质D放入刚玉陶瓷舟内，转移到管式炉内，通入氮气进行保护，然后在室温下以2℃/min的速率升温到200℃，保温处理1h，冷却后得到钛板负载的钯纳米催化剂。所得催化剂对乙醇催化的比活性为10mA·cm-2，连续运行12小时（65℃，0.65V）的衰减率仅为16%。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法，其特征在于：将钯盐在超声搅拌下溶解于有机溶剂中，得到溶液A；将油酸或油酸盐超声溶解于有机溶剂中，得到溶液B；将溶液A逐滴加入溶液B中，搅拌混合1h~4h，得到胶状溶液C；将胶状溶液C均匀涂覆于刻蚀后的钛板上，干燥得到物质D；将物质D转移到管式炉内，在气体保护下升温至180~350℃后保温处理0.5h~2h，得到钛板负载的钯纳米催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法，其特征在于：将钯盐在超声搅拌下溶解于有机溶剂中，得到溶液A；将油酸或油酸盐超声溶解于有机溶剂中，得到溶液B；将溶液A逐滴加入溶液B中，搅拌混合1h~4h，得到胶状溶液C；将胶状溶液C均匀涂覆于刻蚀后的钛板上，干燥得到物质D；将物质D转移到管式炉内，在气体保护下升温至180~350℃后保温处理0.5h~2h，得到钛板负载的钯纳米催化剂。2.根据权利要求1所述钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述钯盐为二氯化钯、四氯钯酸钠和醋酸钯中的一种或者几种。3.根据权利要求1所述钛板负载的钯纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述油酸盐为油酸钾、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张腾，张心愿，魏颖，李巍婷，温翠莲，唐电，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35