一种PdMoW三元合金纳米材料、制备方法及在电催化氧还原中的应用技术

本发明专利技术公开了一种PdMoW三元合金纳米材料、制备方法及在电催化氧还原中的应用。该纳米材是在由1

【技术实现步骤摘要】
一种PdMoW三元合金纳米材料、制备方法及在电催化氧还原中的应用


[0001]本专利技术涉及电催化材料及制备方法和用途，特别涉及一种PdMoW三元合金纳米材料、制备方法及在电催化氧还原中的应用。

技术介绍

[0002]燃料电池和金属空气电池具有能量密度高、能量转换效率高和低碳排放等优势，被认为在汽车领域的应用具有良好前景。通过电化学反应将储存在燃料中的化学能转化为电能，为了实现该能源转换装置的大范围应用应当急需克服的困难有电池两极的电化学反应速率和效率问题。虽然传统的Pt具有优异的电催化性能，能够较好的提高电催化的效率，但由于其成本高、稳定性差，研究者致力于开发新的电催化剂。
[0003]二维纳米材料由于暴露的活性中心的高密度和与高的表面体积比显示出较好的电催化氧还原反应(ORR)性能。许多Pd
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基二元合金纳米结构显示出较好的电催化氧还原反应(ORR)性能，其核心在于引入的第二种金属能够有效调控Pd的电子结构，改变Pd的d
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带中心位置，从而有利于吸附和活化目标底物分子，同时平衡反应中间体或产物的吸脱附过程。若能在Pd
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基二元合金基础上，继续引入第三种金属元素，得到新的Pd
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基三元合金纳米结构，可进一步优化Pd的电子结构和d
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带中心位置，有望极大地增强其电催化性能，具有巨大的发展潜力。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种具有更好的起始电位和极限流密度的PdMoW三元合金纳米材料。
[0005]本专利技术的另一目的是提供所述具有更好的起始电位和极限流密度的PdMoW三元合金纳米材料的制备方法和在电催化氧还原中的用途。
[0006]技术方案：所述的PdMoW三元合金纳米材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将1
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十八烯、油胺、油酸超声混合成均匀的混合溶液；S2、在步骤S1中所得的混合溶液加入乙酰丙酮钯、钼源、钨源，继续超声分散均匀；S3、向步骤S2获得的均匀分散液加入还原剂硼烷
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叔丁胺络合物（BTBC）；S4、将步骤S3中的反应体系迅速通入惰性气体，升温反应，自然冷却至室温离心、洗涤、真空干燥得到PdMoW三元合金。
[0007]优选地，所述步骤S1中1
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十八烯、油胺、油酸的用量分别为10 ml、3 ml、2 ml。
[0008]优选地，所述步骤S2中的钼源为六羰基钼或五氯化钼。
[0009]优选地，所述步骤S2中钨源为六羰基钨或六氯化钨。
[0010]优选地，所述PdMoW三元合金纳米材料为纳米片状结构或纳米颗粒状结构。
[0011]一种优选的纳米片状PdMoW三元合金的制备方法，包括以下步骤：S1、将1
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十八烯10 ml、油胺3 ml、油酸2 ml超声混合成均匀的混合溶液；
S2、在步骤S1中所得的混合溶液加入乙酰丙酮钯、六羰基钼、六羰基钨摩尔量按照摩尔比为1：1：1的比例加入，继续超声分散均匀；S3、向步骤S2获得的均匀分散液加入100 mg还原剂BTBC；S4、将步骤S3中的反应体系迅速通入惰性气体，升温至240 ℃并反应30 min，自然冷却至室温离心、洗涤、真空干燥得到纳米片状的PdMoW三元合金。
[0012]另一种优选的纳米颗粒状PdMoW三元合金的制备方法，包括以下步骤：S1、将1
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十八烯10 ml、油胺3 ml、油酸2 ml超声混合成均匀的混合溶液；S2、在步骤S1中所得的混合溶液加入乙酰丙酮钯、五氯化钼、六氯化钨摩尔量按照摩尔比为1：1：1的比例加入，继续超声分散均匀；S3、向步骤S2获得的均匀分散液加入100 mg还原剂BTBC；S4、将步骤S3中的反应体系迅速通入惰性气体，升温至240 ℃并反应30 min，自然冷却至室温离心、洗涤、真空干燥得到颗粒状的PdMoW三元合金。
[0013]所述PdMoW三元合金纳米材料作为电催化剂用于电催化氧还原中反应。
[0014]所述PdMoW三元合金纳米材料在抗甲醇中的用途。
[0015]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下优势：（1）本专利技术采用热还原法制备得到PdMoW三元合金，其中1
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十八烯、油胺、油酸的组合可以有效的使得制备的样品片状的均匀性和分散性，羰基盐受热分解生成的CO可吸附在一定晶面控制生成方向形成片状结构，有利于增大与电解质的接触面积暴露更多的活性位点，优化PdMoW三元合金在氧还原反应中的性能，制备方法简单，重复性好。
[0016]（2）本专利技术根据热还原法制备得到的PdMoW三元合金表现出良好的电催化氧还原性能，其中使用羰基盐得到的片状PdMoW三元合金，具有更好的起始电位和极限流密度，其活性可与商业Pt/C媲美。
[0017]（3）本专利技术中Mo源和W源的加入有利于降低成本，进一步降低碱性燃料电池应用成本。
[0018]（4）本专利技术可通过改变金属盐的类型调控形貌，得到的PdMoW合金表现出不同的电催化氧还原性能。
[0019]（5）本专利技术同时进行了抗甲醇测试、循环稳定性测试表明了它的良好抗甲醇性和长期稳定性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术中片状PdMoW三元合金的制备方法示意图；图2为本专利技术中片状PdMoW三元合金XRD图；图3为本专利技术中片状PdMoW三元合金的TEM和HRTEM图，其中，A)标尺为100 nm的TEM图、B)标尺为50 nm的TEM图、C)标尺为20 nm的TEM图，D)标尺为2 nm的HRTEM图；图4为本专利技术中片状PdMoW三元合金的HAADF
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STEM和元素Mapping图，其中，A)为HAADF
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STEM图，B) 元素Mapping图；图5为本专利技术中颗粒状PdMoW三元合金和颗粒状PdMoW三元合金的XRD对比图；图6为本专利技术中颗粒状PdMoW的TEM；图7为本专利技术中片状PdMoW的ORR性能图，其中，a) 在2500 rmp/min下获得的LSV曲
线、b) 1600 rmp/min下获得的LSV曲线，c) 1200 rmp/min下获得的LSV曲线，d) 800 rmp/min下获得的LSV曲线，e) 400 rmp/min下获得的LSV曲线；图8为本专利技术中片状PdMoW和颗粒状PdMoW的ORR性能对比图，其中，a) 片状PdMoW的LSV曲线、b) 颗粒状PdMoW的LSV曲线；图9 A)为本专利技术中片状PdMoW的循环稳定性测试曲线图；B) 片状PdMoW和Pt/C的抗甲醇性能测试曲线图。
具体实施方式
[0021]实施例1纳米片状结构PdMoW三元合金（PdMoW NSs）的制备S1、将1
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十八烯10 ml、油胺3 ml、油酸2 ml超声混合成均匀的混合溶液；S2、在步骤S1中所得的混合溶液加入乙酰丙酮钯、六羰基钼、六羰基钨摩尔量按照摩尔比为1：1：1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PdMoW三元合金纳米材料的制备方法，其特征在于：包括：S1、将1
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十八烯、油胺、油酸超声混合成均匀的混合溶液；S2、在步骤S1中所得的混合溶液加入乙酰丙酮钯、钼源和钨源，继续超声分散均匀；S3、向步骤S2获得的均匀分散液加入还原剂硼烷
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叔丁胺络合物；S4、将步骤S3中的反应体系通入惰性气体，升温并反应，自然冷却至室温离心、洗涤、真空干燥，得到PdMoW三元合金纳米材料。2.根据权利要求1所述PdMoW三元合金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的钼源为六羰基钼或五氯化钼。3.根据权利要求1所述PdMoW三元合金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩敏，刘冰雪，范嘉瑶，李显增，徐翔星，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：