本发明专利技术涉及一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法，其包含下列步骤：(a)将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中，(b)将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到在步骤(a)中获得的溶液中，(c)除去液氨，(d)在200℃至金属间化合物的熔融温度之间的温度下将步骤(c)的混合物退火，其中形成所述金属间化合物，(e)洗涤在步骤(d)中获得的金属间化合物。本发明专利技术进一步涉及通过所述方法获得的催化剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产包含金属间化合物的催化剂的方法和由该方法制成的催化剂本专利技术涉及一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法，所述金属间化合物包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属和选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属。本专利技术进一步涉及包含载体和金属间化合物的催化剂，其中所述金属间化合物为纳米粒子形式并沉积在载体表面上和载体的大孔、中孔和微孔中。含铂催化剂例如应用于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)。质子交换膜燃料电池用于将储存的化学能高效转化成电能。预计PEMFCs的未来应用特别是移动式应用。对于电催化剂，通常使用碳载铂纳米粒子。尤其在PEMFC的阴极上，需要大量稀有且昂贵的金属铂以在氧还原反应中获得足够的活性。可以通过铂与第二金属如钴、镍或铜合金化来实现提高的铂质量相关活性。例如Z.Liu等人,“PtAlloyElectrocatalystsforProtonExchangeMembraneFuelCells:AReview”,CatalysisReviews:ScienceandEngineering,55(2013),第255至288页描述了这样的催化剂。但是，如I.Katsounaros等人,“OxygenElectrochemistryasaCornerstoneforSustainableEnergyConversion”,Angew.Chem.Int.,Ed.53(2014),第102至121页所示，在燃料电池条件下，第二金属浸出到电极中。结果，活性降低。此外，膜被溶解的金属离子毒化，降低了PEMFC的整体性能。P.Hernandez-Fernandez等人,“Mass-selectednanoparticlesofPtxYasmodelcatalystsforoxygenelectroreduction”,NatureChemistry6(2014),第732至738页描述了生产铂和钇的金属间化合物的可能的方法。但是，这种在气相中进行的方法只能够生产极小的量。含有Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au或Ru作为第一金属和Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb作为第二金属的金属间化合物的纳米粒子没有能够生产对工业应用而言足够的量并可经济地运行的已知合成法。如P.Hernandez-Fernandez所示的方法的另一缺点在于不可能使制成的纳米粒子进入催化剂载体的大孔和中孔。在气相中制成的纳米粒子仅沉积在载体的外表面上。Z.Cui等人,“SynthesisofStructurallyOrderedPt3TiandPt3VNanoparticlesasMethanolOxidationCatalysts”,JournaloftheAmericanChemicalSociety136(2014),第10206至10209页展示了用于合成金属间化合物Pt3Ti和Pt3V的合成方法。作为金属前体，使用氯化物PtCl4和TiCl4或VCl3，作为还原剂，使用三乙基硼氢化钾。在四氢呋喃中的还原过程中，形成KCl并沉淀。由于其不溶于四氢呋喃，其充当稳定剂以防纳米粒子中间体在随后在大约700℃下热处理的过程中烧结。H.Imamura等人,“HydrogenationonSupportedLanthanide-PalladiumBimetallicCatalysts:AppearanceofConsiderableHydrogenUptake”,Bull.Chem.Soc.Jpn,Vol.69,1996,第325至331页已经描述了生产包含Pd和Eu或Yb的金属间化合物的方法。在该方法中，将Eu或Yb溶解在液氨中并与在载体上包含Pd的基础催化剂(basecatalyst)混合。根据这一文献，只有在使用SiO2或Al2O3作为载体时才表现出在氢化反应中的吸氢。在H.Imamura等人,“LanthanidemetaloverlayersbydepositionoflanthanidemetalsdissolvedinliquidammoniaonCoandNi.EffectsofparticlesizesofparentCoandNimetals”,CatalysisLetters32,1995,第115至122页中，已经描述了作为催化剂的Co或Ni与Eu或Yb的金属间化合物的生产。在生产该催化剂的方法中，也将Eu或Yb溶解在氨中。制成的金属间化合物具有覆盖层的形式。在H.Imamura等人,“AlloyingofYb-CuandYb-Agutilizingliquidammoniametalsolutionofytterbium”,Journalofsolidstatechemistry171,2003,第254至256页中已经描述了使用镱的液氨金属溶液生产包含Cu或Ag和Yb的金属间化合物。在所公开的方法中，分别形成在Cu和Ag上的Yb-Cu和Yb-Ag金属间膜。在氧还原反应中比较本体电极(bulkelectrodes)的研究中，M.Escudero-Escribano等人“TuningtheactivityofPtalloyelectrocatalystsbymeansofthelanthanidecontraction”,Science352(2016)73-76认定Pt5Ca为高活性和稳定的催化剂。几种方法的一个缺点在于无法以纳米粒子的形式形成金属间化合物，纳米粒子与现有技术中已知形式的金属间化合物相比具有提供更高反应速率的提高的表面积。能够生产纳米粒子的方法的一个缺点在于在该方法中使用有机配体(也称作表面活性剂)。该配体可能封阻纳米粒子的表面并降低催化活性。此外，大多数方法具有不可能以工业规模经济地生产更大量的缺点。因此，本专利技术的一个目的是提供一种生产金属间化合物的方法，其可经济地运行并能以工业规模生产纳米粒子形式的金属间化合物。通过一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法实现这一目的，所述方法包括下列步骤：(a)将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中，(b)将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到在步骤(a)中获得的溶液中，(c)除去液氨，(d)在200℃至金属间化合物的熔融温度之间的温度下将步骤(c)的混合物退火，其中形成所述金属间化合物，(e)洗涤在步骤(d)中获得的金属间化合物。本专利技术的方法能够生产选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属与可溶于氨的金属的金属间化合物，其中仅形成少量副产物，其可以容易洗掉，或甚至不产生不想要的副产物。本专利技术的方法的另一优点在于在氨蒸发后，获得无任何氧化物杂质的纯金属的极细粉末。所得纯金属粉末的密切混合物可容易地通过热处理转化成金属间化合物。另外，在该方法的任何步骤中不使用有机化合物或溶剂，并且有可能通过加入的KCl或NaCl的量的简单变化控制粒度。此外，通过本专利技术的方法，有可能获得金属间纳米粒子并且所有金属间化合物可相对直接地生产以提高规模。为了在第一步骤中产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法，所述方法包括下列步骤：(a)将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中，(b)将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到在步骤(a)中获得的溶液中，(c)除去液氨，(d)在200℃至金属间化合物的熔融温度之间的温度下将步骤(c)的混合物退火，其中形成所述金属间化合物，(e)洗涤在步骤(d)中获得的金属间化合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.20 EP 16194796.51.一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法，所述方法包括下列步骤：(a)将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中，(b)将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到在步骤(a)中获得的溶液中，(c)除去液氨，(d)在200℃至金属间化合物的熔融温度之间的温度下将步骤(c)的混合物退火，其中形成所述金属间化合物，(e)洗涤在步骤(d)中获得的金属间化合物。2.根据权利要求1的方法，其中在步骤(b)中加入包含纳米粒子和无机盐的组合物。3.根据权利要求2的方法，其中所述纳米粒子嵌在所述无机盐的基质中。4.根据权利要求1的方法，其中在步骤(b)中加入包含卤化物和无机盐的混合物。5.根据权利要求1至4任一项的方法，其中所述无机盐选自碱金属和碱土金属的卤化物。6.根据权利要求1至5任一项的方法，其中在进行步骤(c)之前或在步骤(e)中加入载体以获得包含载体和金属间化合物的负载型催化剂。7.根据权利要求1至6任一项的方法，其中步骤(a)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·雷丁格，S·泰特尔巴赫，S·A·顺克，A·哈斯，P·阿里维萨托斯，J·卡纳迪，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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