一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法，其特征在于：包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为5：1~1：5；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1:1~1:8；(4)向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应6～24小时，温度控制在120～200℃；(5)将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米晶体。

Synthesis and application of Cu eight surface PtCu nano catalyst for fuel cell

The invention discloses a synthesis method of Cu eight - hedron PtCu nano - catalyst, which comprises the following steps: (1) adding metal platinum salt and copper salt into the organic solvent DMF, the amount of metal salt precursor 0.01 ~ 0.1mol, stirring at room temperature for 5~8 minutes, and the molar ratio of the platinum salt precursor to the copper salt precursor is 5 1~1:5; the addition of organic solvent DMF needs to completely dissolve the metal platinum salt and copper salt; (2) add glucose and CTAB into the mixed solution of step (1), stir for 3~10 minutes at room temperature; (3) add formaldehyde to step (2) mixed solution, stirring for 1~10 minutes at room temperature, volume of formaldehyde and DMF The ratio is 1:1~1:8; (4) the mixed solution obtained from the step (3) is transferred to the autoclave for 6~24 hours, the temperature is controlled at 120~200, and (5) the product of step (4) is washed after cooling, and the Cu eight surface PtCu nanocrystals are obtained after centrifugation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法及应用
本专利技术涉及一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法及在燃料电池的应用。
技术介绍
金属Pt在醇类氧化、氧气还原、生物质燃料和氢气燃料电池等方面都有不可取代的作用。但由于Pt稀有、价格贵，导致燃料电池的商用成本高，所以将Pt与廉价金属制备成合金是降低其成本的一种有效方法。另外，合金纳米催化剂的形状、尺寸和成分对催化剂的性能起决定性的作用，因此制备形形状、尺寸和成分可控制的Pt基合金催化剂至关重要。到目前，在液相中合成富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法与形貌控制技术还没有案例。并且由于Cu的加入形成合金不但可以增强催化剂的催化性能，还可以大幅度降低催化剂的成本。因此可控合成富Cu八面体PtCu纳米催化剂具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：获得了富Cu八面体PtCu纳米晶体。该种晶体合成方法新颖，形貌统一，在燃料电池中具有优异的催化性能。本专利技术的技术方案是：一种富Cu八面体PtCu纳米晶体的合成方法，包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为5：1~1：5；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1:1~1:8；(4)向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应6～24小时，温度控制在140～200℃；(5)将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米晶体。所述的步骤(2)中所述的金属铂盐前驱体为乙酰丙酮铂；金属铜盐前驱体为乙酰丙酮铜。所述的铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为5：1~1：5。所述的甲醛与DMF的体积比为1:1-1:8。所述的葡萄糖的加入量与金属盐的摩尔比为：10-4:1；CTAB与金属盐的摩尔比为：1-2:1。步骤(4)中所述在高压反应釜中反应温度控制在140～190℃，反应时间为10-14小时。所述的八面体PtCu纳米晶体尺寸均一、在24-26nm；铜含量原子比为65.5%。步骤(4)中所述在高压反应釜中反应温度控制在170～190℃，反应时间为10-14小时。所述的富Cu八面体的PtCu纳米催化剂是目前PtCu纳米晶体文献所记载的Cu含量最多的八面体。所述的富Cu八面体PtCu纳米催化剂在燃料电池的应用。所述的富Cu八面体PtCu纳米催化剂在燃料电池中做为阳极对醇类的氧化和阴极对氧气的还原的应用。本专利技术的有益效果：由该方法可以控制合成富Cu八面体PtCu纳米催化剂的产物形貌。该种合金晶体结构新颖并且是文献记载的Cu量最多的八面体，收率高，催化性能优异，具有取代目前商业铂黑或碳载铂黑催化剂的可能。附图说明图1为富Cu八面体PtCu纳米催化剂用透射和扫描电子显微镜观察结果图；图2为富Cu八面体PtCu纳米催化剂用高能量色散X射线光谱仪测试结果图；图3为富Cu八面体PtCu纳米催化剂与商业铂黑的乙醇氧化的催化性能对比图和催化稳定性（计时电流法）对比图；图4为富Cu八面体PtCu纳米催化剂与商业碳载铂黑氧气还原反应的催化性能对比图。具体实施方式实施例1：一种富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法,其特征包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为1:2；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟,葡萄糖与CTAB的摩尔比为5：1；所述的葡萄糖的加入量与金属盐的摩尔比为：5:1；CTAB与金属盐的摩尔比为：1:1。（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1：7；（4）向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应12时，温度控制在180℃；（5）将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米催化剂。所得产物冷却、离心分离并用去乙醇进行三次洗涤后分散保存于乙醇溶液中。实施例2：一种富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法,其特征包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为1:1；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟,葡萄糖与CTAB的摩尔比为5：1；所述的葡萄糖的加入量与金属盐的摩尔比为：10:1；CTAB与金属盐的摩尔比为：2:1；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1：7；（4）向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应12时，温度控制在180℃；（5）将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米催化剂。所得产物冷却、离心分离并用去乙醇进行三次洗涤后分散保存于乙醇溶液中。实施例3：一种富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法,其特征包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为1:4；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟,所述的葡萄糖的加入量与金属盐的摩尔比为：4:1；CTAB与金属盐的摩尔比为：1:1；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1：5；（4）向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应14时，温度控制在160℃；（5）将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米催化剂。所得产物冷却、离心分离并用去乙醇进行三次洗涤后分散保存于乙醇溶液中。实施例4：一种富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法,其特征包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，金属盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟，铂盐前驱体与铜盐前驱体的摩尔比为4:1；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和CTAB，室温下搅拌3～10分钟，所述的葡萄糖的加入量与金属盐的摩尔比为：6:1；CTAB与金属盐的摩尔比为：2:1；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟，甲醛与DMF的体积比为1：3；（4）向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应10时，温度控制在190℃；（5）将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体PtCu纳米催化剂。所得产物冷却、离心分离并用去乙醇进行三次洗涤后分散保存于乙醇溶液中。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法，其特征在于：包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，铂盐和铜盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和溴化十六烷基三甲铵，室温下搅拌3～10分钟；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟； (4)向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应6～24小时，温度控制在120～200℃；(5)将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体的PtCu纳米晶体。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法，其特征在于：包括如下步骤:（1）将金属铂盐和铜盐一起加入有机溶剂DMF中，铂盐和铜盐前驱体的量为0.01～0.1mol，室温下搅拌5～8分钟；所加有机溶剂DMF量需要将金属铂盐和铜盐完全溶解即可；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入葡萄糖和溴化十六烷基三甲铵，室温下搅拌3～10分钟；（3）向步骤（2）所得的混合溶液中加入甲醛，室温搅拌1～10分钟；(4)向步骤（3）所得混合溶液转移至高压反应釜中反应6～24小时，温度控制在120～200℃；(5)将步骤（4）所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得富Cu八面体的PtCu纳米晶体。2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的富Cu八面体PtCu纳米催化剂的合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的金属铂盐前驱体为乙酰丙酮铂；金属铜盐前驱体为乙酰丙酮铜。3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁强，李朝忠，刘太阳，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52