氢化钯纳米片的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种超薄、化学组分可调的氢化钯纳米片的制备方法及其在电催化醇氧化方面的应用。该材料通过一步溶剂热法成功制备，在溶剂油胺中加入钯前驱体盐，羰基钼及其他元素前驱体盐得到了超薄、化学组分可调的纳米片结构，粒径均一。对其进行了电催化醇氧化性能的研究，氢化钯纳米片表现出优良的电催化醇氧化性能。

Preparation method and application of palladium hydride nanotablets

The invention discloses a preparation method of ultra-thin and chemical component adjustable palladium hydride nano sheet and its application in electrocatalytic alcohol oxidation. The material was successfully prepared by one-step solvothermal method, in which palladium precursor salt, carbonyl molybdenum and other element precursor salt were added to the solvent oil amine to obtain ultra-thin, chemical composition adjustable nano sheet structure with uniform particle size. The electrocatalytic alcohol oxidation performance of pd-h nanoflakes was studied. Pd-h nanoflakes showed excellent electrocatalytic alcohol oxidation performance.

【技术实现步骤摘要】
氢化钯纳米片的制备方法及其应用
本专利技术属于清洁可持续新型能源制备应用领域，特别涉及一种超薄的化学组分可调的氢化钯纳米片材料的制备方法及其应用。
技术介绍
非层状二维材料由于其独特的结构和电子特性在催化领域展现了优异的性能，引起了研究者的广泛关注。然而，这类材料在合成过程中需要精细的调控和非常复杂的步骤，故而限制了该家族的蓬勃发展。该类材料与层状二维材料相比拥有丰富的表面悬键，表面悬键在某种意义上也是一种活性位，有助于催化性能的提高。为了降低表面能，金属原子倾向于形成三维密堆结构，因此合成二维材料极具挑战。金属氢化物通常是在氢气气氛中合成的，但该种方法合成的氢化物极不稳定，进入钯晶格中的氢原子极易以氢气的方式从钯晶格中脱出。人们在特定溶剂中合成钯纳米材料时意外获得了氢化钯材料，该类溶剂有一个共同特点，他们在钯的催化下能够原位产生氢气，例如DMF,伯胺类物质等，这类合成的氢化物材料具有较高的稳定性，这为它们在催化领域的应用奠定了基础。由于CO气体对钯(111)面的强吸附作用，故其是钯基二维材料合成中必不可少的物质。但据文献报道氢原子进入钯的晶格会造成其对CO气体分子的吸附能力下降，使得CO对钯(111)面的限域作用减弱，倾向于形成纳米颗粒，极难形成纳米片状结构，文献中对氢化钯的报道皆是纳米粒子。本专利技术通过合理的设计，突破了现有技术的难题，提供了一种一步合成氢化钯纳米片的方法，并能够进一步调控其化学组分，使其电催化性能大大提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超薄氢化钯纳米片材料的制备方法及其应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种氢化钯纳米片的制备方法，包括以下步骤：(1)将乙酰丙酮钯，羰基钼溶解在溶剂油胺中，置于室温搅拌均匀，待前驱体盐完全溶解，形成均匀的浅黄色溶液；其中乙酰丙酮钯的浓度为0.1mg/mL～10mg/mL,乙酰丙酮钯与羰基钼的质量比为1/2～1/20。(2)将上述溶液转移至耐高压密闭玻璃反应容器中，置于油浴中在210～230℃反应2～5h。(3)待反应结束，取沉淀，用环乙烷和乙醇的混合溶液进行离心、洗涤，得到超薄的尺寸均一氢化钯纳米片材料。一种钼掺杂氢化钯纳米片的制备方法，包括以下步骤：(1)将乙酰丙酮钯，乙酰丙酮钼，羰基钼溶解在溶剂油胺中，置于室温搅拌均匀，待前驱体盐完全溶解，形成均匀的浅黄色溶液；其中乙酰丙酮钯的浓度为0.5mg/mL～10mg/mL,乙酰丙酮钼的浓度为0.1mg/mL～5mg/mL，乙酰丙酮钯与羰基钼的质量比为1/2～1/20。(2)将上述溶液转移至耐高压密闭玻璃反应容器中，置于油浴中在210～230℃反应2～5h。(3)待反应结束，取沉淀，用环乙烷和乙醇的混合溶液进行离心、洗涤，得到超薄的尺寸均一钼掺杂氢化钯纳米片材料。一种铑掺杂氢化钯纳米片的制备方法，包括以下步骤：1)将乙酰丙酮钯，乙酰丙酮铑，羰基钼溶解在溶剂油胺中，置于室温搅拌均匀，待前驱体盐完全溶解，形成均匀的浅黄色溶液；其中乙酰丙酮钯的浓度为0.5mg/mL～10mg/mL,乙酰丙酮铑的浓度为0.5mg/mL～10mg/mL，乙酰丙酮钯与羰基钼的质量比为1/2～1/20。(2)将上述溶液转移至耐高压密闭玻璃反应容器中，置于油浴中在160～230℃反应2～5h。(3)待反应结束，取沉淀，用环乙烷和乙醇的混合溶液进行离心、洗涤，得到超薄的尺寸均一铑掺杂氢化钯纳米片材料。本专利技术的有益效果是：本专利技术在油胺体系中，基于羰基钼与乙酰丙酮钯特殊协同作用，通过简单的一步溶剂热方法合成了氢化钯纳米片材料，真正意义上首次克服了氢化钯二维材料无法制备的难题，并且实现了对其化学成分的调控，优化了其电催化性能。附图说明图1是本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片材料的电镜图。图1a为超薄氢化钯纳米片的低倍透射电子显微镜图，图1b为超薄氢化钯纳米片的高倍透射电子显微镜图，图1c为超薄氢化钯纳米片边缘折叠的高分辨透射电子显微镜图。图2为是本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片材料的XRD图。图3a为钯纳米片的透射电子显微镜图，图3b为钯纳米片的XRD图。图4中a,b.c.d分别是本专利技术制备的超薄不同钼掺杂量的氢化钯纳米片的透射电子显微镜图，钼掺杂量分别为5.8at％，8.29at％，9.62at％，13.3at％。且分别标记为Mo-PdH-1，Mo-PdH-2，Mo-PdH-3，Mo-PdH-4。图5a为本专利技术制备的不同钼掺杂量的氢化钯纳米片的EDS图。图5b为不同钼掺杂量的氢化钯纳米片的XRD图。图6是本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片材料与钯纳米片材料和商业Pd/C的甲醇氧化性能对比图。图7是本专利技术制备的超薄不同钼掺杂量的氢化钯纳米片材料甲醇氧化性能对比图。图8a是本专利技术制备的超薄不同铑掺杂量的氢化钯纳米片材料的透射电子显微镜图，图8b是本专利技术制备的超薄不同铑掺杂量的氢化钯纳米片材料的XRD图。图9是本专利技术制备的超薄不同铑掺杂量的氢化钯纳米片材料EDS图。铑含量分别为14.5at％，20.2at％，25.3at％，分别标记为Rh-PdH-1，Rh-PdH-2，Rh-PdH-3。图10为本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片材料的对比例，合成中保持其他条件相同，仅将羰基钼换为羰基钨。图11为本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片材料的对比例，合成中保持其他条件相同，仅将羰基钼换为通CO气体至饱和。具体实施方式以下结合附图和实施例进一步说明本专利技术。实施例1本实施例制备超薄氢化钯纳米片材料，具体包括以下步骤：(1)称取乙酰丙酮钯50mg，羰基钼100mg溶解在10mL的油胺中，置于室温下搅拌，待前驱体盐完全溶解，形成均匀的浅黄色溶液。(2)将上述溶液转入50mL的耐高压玻璃反应容器中，置于油浴锅中220℃反应5h。(3)反应结束后，用环己烷和乙醇的混合溶液进行离心、洗涤，反复操作3次，将得到的产物溶解在3mL环乙烷中，备用。图1是本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片的电镜图。图1a，图1b分别为本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片的低倍和高倍透射电子显微镜图，可以看出为薄片结构，图1c为本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片边缘折叠的高分辨透射电子显微镜图，可以反应纳米片的厚度信息，平均厚度为2.7nm左右。图2为本专利技术制备的超薄氢化钯纳米片的XRD图，伯胺物质在钯的催化下会释放氢气，氢气在钯表面极易分解进入钯的晶格间隙位置，形成氢化钯，由XRD图可以看出衍射峰峰位相对于标准的钯的PDF卡片发生了明显的左移，故表明了氢化钯的形成。图3a为钯纳米片的透射电子显微镜图，图3b为钯纳米片的XRD图，保证氢化钯纳米片的其他合成条件不变，仅改变反应温度为160～180℃，即可合成钯纳米片。用本实施例所制备的超薄氢化钯纳米片材料进行电催化甲醇氧化性能测试，主要步骤如下：将实施例所制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢化钯纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将乙酰丙酮钯、羰基钼溶解在溶剂油胺中，置于室温搅拌均匀，待前驱体盐完全溶解，形成均匀的浅黄色溶液；其中乙酰丙酮钯的浓度为0.1mg/mL～10mg/mL,乙酰丙酮钯与羰基钼的质量比为1/2～1/20。/n(2)将上述溶液转移至密闭玻璃反应容器中，置于油浴中在210～230℃反应2～5h。/n(3)待反应结束，取沉淀，用环乙烷和乙醇的混合溶液进行离心、洗涤，得到超薄的尺寸均一氢化钯纳米片材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种氢化钯纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乙酰丙酮钯、羰基钼溶解在溶剂油胺中，置于室温搅拌均匀，待前驱体盐完全溶解，形成均匀的浅黄色溶液；其中乙酰丙酮钯的浓度为0.1mg/mL～10mg/mL,乙酰丙酮钯与羰基钼的质量比为1/2～1/20。
(2)将上述溶液转移至密闭玻璃反应容器中，置于油浴中在210～230℃反应2～5h。
(3)待反应结束，取沉淀，用环乙烷和乙醇的混合溶液进行离心、洗涤，得到超薄的尺寸均一氢化钯纳米片材料。

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【专利技术属性】
技术研发人员：崔小强，武建栋，张海燕，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22