一种超细合金纳米线的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超细合金纳米线的制备方法，属于燃料电池催化剂技术领域。本发明专利技术所提供的制备方法包括如下步骤：将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。本发明专利技术用一氧化碳辅助制备超细合金纳米线，CO兼具还原剂和形貌控制剂的重要作用，同时与形貌主控制剂十六烷基三甲基溴化铵和主还原剂葡萄糖共同作用，通过溶剂热反应即可得到直径约为1nm的超细合金纳米线，该方法简单，具有普遍适用性，可根据需要制备二元合金纳米线、三元合金纳米线或四元合金纳米线。此外，本发明专利技术所提供的制备方法还具有产率高的优势。

A preparation method of ultrafine alloy nanowires

【技术实现步骤摘要】
一种超细合金纳米线的制备方法
本专利技术涉及燃料电池催化剂
，尤其涉及一种超细合金纳米线的制备方法。
技术介绍
随着科技进步和经济发展，全球能源需求不断增加，环境问题不断加剧。为此，人们构建了一个基于电催化的氢能经济系统，即质子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池能量转化率高且环保，是实现氢能经济的重要能源转换设备，其中阴极氧还原催化剂决定着质子交换膜燃料电池最终的性能和成本。贵金属纳米材料尤其是铂基纳米晶是公认的最有效的阴极氧还原催化剂，但是目前商用的铂碳催化剂的活性和稳定性差，极大增加了质子交换膜燃料电池的成本，限制了其大规模应用。合金化、结构及维度调控是同时提高催化剂中铂利用率和催化性能的有效途径，其中一维结构的超细合金纳米线不仅可以最大化暴露铂活性位点数，还可以有效抑制由奥氏熟化和团聚引起的活性下降。另外，超细合金纳米线的各向异性的结构与碳基底具有更大的相互作用面积，对增强催化剂稳定性非常有利。目前，超细合金纳米线的制备方法通常涉及氮气脱气、持续氢气辅助等复杂步骤，或者需要多步合成的方法，且目前的超细合金纳米线的制备方法不具有普遍适用性，只能制备某种超细合金纳米线，因此，亟需研发一种简单，具有普适性的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超细合金纳米线的制备方法，本专利技术所提供的制备方法简单，且具有普遍适用性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种超细合金纳米线的制备方法，包括如下步骤：将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。优选地，所述贵金属有机盐包括乙酰丙酮铂，所述3d过渡金属有机盐包括乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的至少一种。优选地，当所述超细合金纳米线为二元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮钴，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比为1:0.2～3.6。优选地，当所述超细合金纳米线为三元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的任意两种，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比为1:0.89～1.2。优选地，所述贵金属有机盐与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1.8～12；所述贵金属有机盐与葡萄糖的质量比为1:1.4～12。优选地，所述一氧化碳的充入以鼓泡的方式进行，对于含有10mL油胺的原料混合液，一氧化碳的流量为45～55mL/min，鼓泡时间为3～7min。优选地，所述溶剂热反应的温度为170～180℃，时间为1～4h。优选地，所述溶剂热反应完成后，还包括将所述溶剂热反应所得反应液进行离心分离，然后将所得固体进行洗涤。优选地，所述离心分离的转速为3000～5000rpm，时间为5～7min。优选地，所述洗涤用洗涤液为乙醇和环己烷的混合液，所述乙醇和环己烷的体积比为5～9:1。本专利技术提供了一种超细合金纳米线的制备方法，包括如下步骤：将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。本专利技术用一氧化碳辅助制备超细合金纳米线，CO兼具还原剂和形貌控制剂的重要作用，同时与形貌主控制剂十六烷基三甲基溴化铵和主还原剂葡萄糖共同作用，通过溶剂热反应即可得到直径约为1nm的超细合金纳米线，该方法简单，具有普遍适用性，本领域技术人员可根据需要制备二元合金纳米线、三元合金纳米线或四元合金纳米线。此外，本专利技术所提供的制备方法还具有产率高的优势，产率均在90％以上。附图说明图1为实施例1所得PtFe超细纳米线的TEM图；图2为实施例1所得PtFe超细纳米线的粒径分布图；图3为实施例2所得PtNi超细纳米线的TEM图；图4为实施例3所得PtCo超细纳米线的TEM图；图5为实施例4所得PtFeNi超细纳米线TEM图；图6为实施例5所得PtFeCo超细纳米线TEM图；图7为实施例6(对比样)所得产物TEM图；图8为实施例1所得碳载PtFe超细纳米线催化剂与商业铂碳催化剂的循环伏安曲线图；图9为实施例1所得碳载PtFe超细纳米线催化剂与商业铂碳催化剂的极化曲线图；图10为实施例1所得碳载PtFe超细纳米线催化剂经过30000次加速老化测试前后极化曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种超细合金纳米线的制备方法，包括如下步骤：将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。本专利技术将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液。本专利技术对所述贵金属有机盐和3d过渡金属有机盐的具体种类和配比没有特殊限定，本领域技术人员可以根据需要选择合适的种类和配比，如需要制备二元合金纳米线时，可选择一种贵金属有机盐和一种3d过渡金属有机盐。在本专利技术实施例中，所述贵金属有机盐优选包括乙酰丙酮铂；所述3d过渡金属有机盐包括乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的至少一种；当所述超细合金纳米线为二元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐优选为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮钴，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比优选为1:0.2～3.6，更优选为1:0.64～0.89；当所述超细合金纳米线为三元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐优选为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的任意两种，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比优选为1:0.89～1.2，本专利技术对两种3d过渡金属有机盐的比例没有特殊限定，本领域技术人员可以根据需要调整。在本专利技术中，所述贵金属有机盐与十六烷基三甲基溴化铵的质量比优选为1:1.8～12，更优选为1:3.65～5，最优选为1:4～5；所述贵金属有机盐与葡萄糖的质量比优选为1:1.4～12，更优选为1:3～6，最优选为1:4.5～6。本专利技术对所述油胺的用量没有特殊限定，能够均匀分散各物质即可。在本专利技术实施例中，所述贵金属有机盐与油胺的用量比优选为1mg:1mL；所述油胺的体积优选为10mL。本专利技术对所述混合的方式没有特殊限定，能够得到分散均匀的原料混合液即可，在本专利技术实施例中，所述混合的方式优选为超声，所述超声的时间优选为40～60min。得到原料混合液后，本专利技术向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。一氧化碳对铂、钯等贵金属具有很强的吸附特性，通常用于辅助合成铂钯纳米立方、纳米片和纳米网络，但是未有用于制备纳米线的先例，专利技术人在原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应意外得到了超细合金纳米线，并发现其对于超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超细合金纳米线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；/n向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。/n

【技术特征摘要】
1.一种超细合金纳米线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将贵金属有机盐、3d过渡金属有机盐、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和油胺混合，得到原料混合液；
向原料混合液中充入一氧化碳，然后经溶剂热反应，得到超细合金纳米线。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述贵金属有机盐包括乙酰丙酮铂，所述3d过渡金属有机盐包括乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述超细合金纳米线为二元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮钴，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比为1:0.2～3.6。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述超细合金纳米线为三元超细合金纳米线时，所述3d过渡金属有机盐为乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮镍和乙酰丙酮钴中的任意两种，所述乙酰丙酮铂和3d过渡金属有机盐的质量比为1:0.89～1.2。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海波，李春忠，江浩，程娜，陈丽媛，余盛伟，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31