一种钯银双金属复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钯银双金属复合材料，包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。本申请还提供了上述钯银双金属复合材料的制备方法，包括：将银纳米晶体、还原剂、刻蚀剂、表面保护剂、溶剂与钯源化合物混合后反应，得到钯银双金属复合材料。本申请提供的合成方法制备了一种核壳结构的纳米晶体，分散的钯原子生长在银纳米晶体的表面，有效弱化了钯氢键的强度，有利于氢的脱附，同时复合材料内部选用低成本的银纳米颗粒，且钯的活性点都分布在银纳米晶体表面，使钯银双金属复合材料作为催化剂活性较高，且成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种钯银双金属复合材料及其制备方法
本专利技术涉及金属催化剂
，尤其涉及一种钯银双金属复合材料及其制备方法。
技术介绍
催化剂是化学反应中最常见的物质之一。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银以及钌等，其中尤以铂、铑和钯应用最广。上述贵金属的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，因而成为最重要的催化剂材料。其中，基于纳米材料的钯基催化体系在近些年来得到了快速的发展，尤其是将其用于各种新能源的开发和应用领域。贵金属钯和氢原子有较强的相互作用，因此它是与氢有关催化应用中的一种广泛使用的催化剂。在一些催化反应中，涉及到氢原子到分子氢的过程，钯表面吸附氢将通过脱附这一步离开钯表面。在这种情况下，太强的钯-氢键会成为催化反应中的限速步骤。例如，电化学析氢反应在可持续氢能源利用中扮演重要的角色，但是吸附的氢原子从钯表面难以进行电化学脱附，使得钯在电化学析氢反应中的活性比贵金属铂低30～50倍。贵金属钯价格较为昂贵，而贵金属银的价格仅为钯的1/43，在催化剂的设计中用银取代钯，能够较大的降低催化剂的成本。因此，设计降低贵金属催化剂成本，同时改进吸附氢从催化剂上的脱落过程是目前科研工作者的一个攻克难关。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种钯银双金属复合材料，本申请提供的钯银双金属复合材料作为催化剂成本较低，且有利于氢的脱附。有鉴于此，本申请提供了一种钯银双金属复合材料，包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。优选的，所述银纳米晶体包括银纳米立方体、银纳米八面体和银纳米球中的一种或多种。优选的，所述钯银双金属复合材料的尺寸为30～80nm。优选的，所述银纳米晶体的尺寸为30～80nm。本申请还提供了上述方案所述的钯银双金属复合材料的制备方法，包括：将银纳米晶体、还原剂、刻蚀剂、表面保护剂、溶剂与钯源化合物混合后反应，得到钯银双金属复合材料。优选的，所述还原剂为抗坏血酸、柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇中的一种或多种。优选的，所述刻蚀剂为盐酸水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液和醋酸水溶液中的一种或多种；所述刻蚀剂的浓度为1～2mol/L。优选的，所述表面保护剂为油胺、十八胺、十六胺和正丁胺中的一种或多种。优选的，所述钯源化合物选自氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠、氯亚钯酸铵、氯化钯、硫酸钯和乙酰丙酮钯的一种或多种；所述溶剂为水和乙二醇中的一种或两种；所述银纳米晶体包括银纳米立方体、银纳米八面体和银纳米球中的一种或多种。优选的，所述反应的温度为30～150℃，所述反应的时间为5～120min。本申请提供了一种钯银双金属复合材料，其包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。本申请提供的银钯双金属复合材料通过在银纳米晶体核心的表面包覆银钯合金层，而在银纳米核心表面形成了单个或数个原子分布状态的钯活性位点，有效弱化了钯氢键的强度，有利于氢的脱附；同时钯活性位点都分布在银纳米晶体表面，在不降低钯银双金属复合材料催化活性的同时降低了成本。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的银纳米晶体的普通TEM照片；图2为本专利技术实施例2制备的钯银双金属复合材料的普通TEM照片；图3为本专利技术实施例2制备的钯银双金属复合材料的普通TEM和高分辨TEM照片；图4是为本专利技术实施例2制备的钯银双金属复合材料的深度X-射线光电子能谱测试图；图5为本专利技术实施例3制备的钯银双金属复合材料的普通TEM照片；图6为本专利技术实施例4制备的钯银双金属复合材料的普通TEM照片；图7为本专利技术实施例5制备的钯银双金属复合材料的普通TEM照片；图8为本专利技术实施例2制备的钯银双金属复合材料与其他对比样品的钯边X射线吸收近边结构谱图；图9是本专利技术实施例2制备的钯银双金属复合材料与其他样品的电化学析氢极化曲线图；图10是本专利技术实施例2制备的钯银双金属复合材料的析氢反应极化曲线图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种钯银双金属复合材料，包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。本申请提供了一种钯银双金属复合材料，其是在银纳米晶体表面生长分布分散的钯原子，得到以银纳米晶体为核，原子层级别的钯银合金为壳层的纳米晶体。本申请提供的钯银双金属复合材料，相比纯钯晶体具有更高的催化活性。对于本申请提供的钯银双金属复合材料，其以银纳米晶体为核心，所述银纳米晶体为本领域技术人员熟知的银纳米晶体，对其来源本申请没有特别的限制；具体的，所述银纳米晶体包括银纳米立方体、银纳米八面体和银纳米球中的一种或多种，更具体的，所述银纳米晶体为银纳米立方体。所述银纳米晶体的尺寸为30～80nm。作为包覆层即壳层的银钯双金属层为原子级别厚度。本申请所述钯银双金属复合材料的尺寸为30～80nm。本申请提供了一种钯银双金属复合材料，其包括银纳米晶体核心，包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。本申请提供的钯银双金属复合材料作为催化剂，其表面形成了单个或数个原子分布状态的钯活性位点，有效弱化了钯氢键的强度，有利于氢的脱附，从而提高了其在氢能催化方面的作用，它的电化学产氢以及催化加氢性能得到了很大提升；同时，钯原子固定在银纳米晶体表面晶格中，减少了原子的移动，有效改进了氮原子催化剂原子容易迁移/聚集的缺点。另一方面，本申请的钯银双金属复合材料，在银纳米晶体表面得到的原子层级别的钯银合金层，银原子将钯原子隔离开，弱化了钯氢键，使得吸附氢更容易从钯表面脱附，从而使得钯银双金属复合材料作为催化剂的电催化产氢活性得到了提高。另外，本申请提供的钯银双金属复合材料的钯活性点都分布在银纳米晶体表面，而银的成本是钯的1/43，使得具有催化活性的钯都参与了反应，在提高催化活性的同时降低了成本。本申请还提供了上述钯银双金属催化剂的制备方法，包括：将银纳米晶体、还原剂、刻蚀剂、表面保护剂、溶剂与钯源化合物混合后反应，得到钯银双金属复合材料。在制备钯银双金属复合材料的过程中，本申请利用刻蚀剂、还原剂与表面保护剂，使制备得到的钯银双金属复合材料具有以银纳米颗粒为核，以钯银合金层为壳层的复合材料。在制备钯银双金属复合材料的过程中，本申请将银纳米晶体、还原剂、刻蚀剂、表面保护剂、溶剂与钯源化合物混合后反应，即得到了钯银双金属复合材料；在此过程中，为了使钯银双金属复合材料的形貌得到有效控制，作为优选方案，所述钯银双金属复合材料按照下述方式进行制备：将还原剂、刻蚀剂、表面保护剂和溶剂混合，加热后再预热，然后加入钯源化合物和银纳米晶体，反应后得到钯银双金属复合材料。按照本专利技术，所述银纳米晶体与所述钯源化合物均为本领域技术人员熟知的材料，对此本申请没有特别的限制，具体的，所述银纳米晶体选自银纳米立方体、银纳米八面体和银纳米球中的一种或多种，更具体的，所述银纳米晶体为银纳米立方体；所述钯源化合物以本领域技术人员熟知的含有四价钯的化合物即可，具体的，所述钯源化合物选自氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠和氯亚钯酸铵中的一种或多种，更具体的，所述钯源化合物选自氯亚钯酸钾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钯银双金属复合材料，包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。

【技术特征摘要】
1.一种钯银双金属复合材料，包括：银纳米晶体与包覆于所述银纳米晶体表面的钯银合金层。2.根据权利要求1所述的钯银双金属复合材料，其特征在于，所述银纳米晶体包括银纳米立方体、银纳米八面体和银纳米球中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的钯银双金属复合材料，其特征在于，所述钯银双金属复合材料的尺寸为30～80nm。4.根据权利要求1所述的钯银双金属复合材料，其特征在于，所述银纳米晶体的尺寸为30～80nm。5.权利要求1所述的钯银双金属复合材料的制备方法，包括：将银纳米晶体、还原剂、刻蚀剂、表面保护剂、溶剂与钯源化合物混合后反应，得到钯银双金属复合材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂为抗坏血酸、柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊宇杰，李亚萍，龙冉，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34