一种P-PtCo纳米花及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种P

【技术实现步骤摘要】
一种P
‑
PtCo纳米花及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及燃料电池催化剂
，特别是指一种P
‑
PtCo纳米花及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]直接甲醇燃料电池(DMFC)的绿色环保，可低温快速启动，能够将化学能高效地转化成电能，是目前公认的解决环境污染和能源危机的最有应用前景的能源转换器件之一。其中，Pt基纳米催化剂作为该燃料电池最常用的催化剂被科研工作者们广泛研究。
[0003]对于Pt基纳米催化剂，通过添加金属元素使其合金化、减小粒径等手段进行形貌控制优化后，Pt基纳米材料催化剂的比活性和质量活性都得到了显著提升。其中，与其他金属特别是3d过渡金属合金化，被认为是降低Pt负载量，提高催化剂氧还原性能的最有效途径。但是在Pt基纳米合金中掺入过渡金属虽然能够提高催化剂的活性降低贵金属Pt的掺入量，但其在酸性反应环境中很容易溶解，导致Pt原子聚集成二维(2D)团簇，从而加速其电化学催化性能的下降。
[0004]此外，过渡金属原子的掺杂改变了Pt的电子结构，这些原子还可以通过协同作用稳定Pt基纳米晶体的表面结构。对PtM合金纳米粒子进行热处理可以得到有序结构，但此过程往往使纳米粒子发生团聚，从而影响其催化性能。因此，研究开发出Pt含量低，催化活性和稳定性高的Pt基合金催化剂是至关重要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种P
‑
PtCo纳米花及其制备方法和应用，在不破坏Pt基纳米催化剂结构的基础上，通过掺杂P来微调PtCo合金纳米晶结构进而提高其本征电催化活性，而且稳定性更强，具有更高的CO耐受性。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种P
‑
PtCo纳米花的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将铂源、钴源、PVP、甘氨酸和去离子水混合均匀，得到混合溶液；
[0008](2)将混合溶液进行加热反应，然后冷却至室温，清洗、离心，得到PtCo纳米花(PtCo NFs)；
[0009](3)将PtCo纳米花、三正辛基膦加入到DMF中，得到混合物，将混合物进行加热反应，然后冷却至室温，离心、洗涤、烘干，得到P
‑
PtCo纳米花(P
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PtCo NFs)。
[0010]进一步地，步骤(1)中，将铂源溶于去离子水，得到浓度为20mmol/L的铂源溶液；将钴源溶于去离子水，得到浓度为1.66mmol/L的钴源溶液；取0.9
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1.2mL铂源溶液、3
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5mL钴源溶液、190
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250mg PVP(聚乙烯吡咯烷酮)和30
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45mg甘氨酸，常温搅拌，得到均匀、透明的混合溶液。如铂源溶液为0.9、1.0、1.1或1.2mL等，钴源溶液为3、4或5mL等，PVP为190、200、210、220、230、240、250mg等，甘氨酸为30、33、34、36、38、40、42、或45mg等。
[0011]进一步地，步骤(2)中，混合溶液在170
‑
230℃下加热反应6小时。如加热温度可为170、180、190、200、210、220、230或230℃等。
[0012]进一步地，步骤(3)中，混合物在140
‑
190℃下加热反应6小时。如加热温度可为140、150、160、170、180或190℃等。
[0013]进一步地，步骤(3)中，混合物包括2
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10mg PtCo纳米花、50
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70μL三正辛基膦和3
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5mL DMF。如PtCo纳米花用量可为2、4、5、7、9或10mg等，三正辛基膦可为50、60或70μL等，DMF可为3、4或5mL等。
[0014]进一步地，铂源为氯铂酸，钴源为氯化钴。
[0015]一种P
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PtCo纳米花，采用所述制备方法制备。
[0016]一种P
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PtCo纳米花作为甲醇氧化反应催化剂的应用。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术先制备出PtCo NFs，然后利用用三正辛基膦直接磷化合成P
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PtCo NFs，P
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PtCo NFs为球形纳米花结构，具有更明显的孔隙，有利于提高催化反应过程中的传质和传荷能力；而且制备的P
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PtCo NFs的比活性分别是PtCo NFs和商业Pt/C的3.9和48.9倍，P
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PtCo NFs稳定性更强，并具有更高的CO耐受性。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为(a)PtCo NFs和(b
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d)P
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PtCo NFs的TEM图像；
[0021]图2为PtCo NFs和P
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PtCo NFs的XRD谱图的结构示意图；
[0022]图3为PtCo NFs和P
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PtCo NFs的CV曲线。
[0023]图4为PtCo NFs和P
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PtCo NFs质量活性的CV曲线；
[0024]图5为PtCo NFs和P
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PtCo NFs比活性的CV曲线；
[0025]图6为PtCo NFs和P
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PtCo NFs的i
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t曲线。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]一种P
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PtCo纳米花的制备方法，包括以下步骤：
[0028](1)将氯铂酸溶于去离子水，得到浓度为20mmol/L的氯铂酸溶液；将氯化钴溶于去离子水，得到浓度为1.66mmol/L的氯化钴溶液；取1.036mL氯铂酸溶液、4mL氯化钴溶液、220mg PVP和38mg甘氨酸混合，常温搅拌30分钟，得到均匀、透明的混合溶液；
[0029](2)将混合溶液放入20mL特氟龙内衬的不锈钢反应釜中，200℃下加热6小时，然后冷却到室温；将得到的黑色产物装入离心管内中，加入适量去离子水或无水乙醇超声清洗5分钟，然后离心分离，去除上层液体，然后添加去离子水或无水乙醇，再次超声清洗和离心分离，重复5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种P
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PtCo纳米花的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铂源、钴源、PVP、甘氨酸和去离子水混合均匀，得到混合溶液；(2)将混合溶液进行加热反应，然后冷却至室温，清洗、离心，得到PtCo纳米花；(3)将PtCo纳米花、三正辛基膦加入到DMF中，得到混合物，将混合物进行加热反应，然后冷却至室温，离心、洗涤、烘干，得到P
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PtCo纳米花。2.根据权利要求1所述的一种P
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PtCo纳米花的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将铂源溶于去离子水，得到浓度为20mmol/L的铂源溶液；将钴源溶于去离子水，得到浓度为1.66mmol/L的钴源溶液；取0.9
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1.2mL铂源溶液、3
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5mL钴源溶液、190
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250mg PVP和30
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45mg甘氨酸，常温搅拌，得到均匀、透明的混合溶液。3.根据权利要求1所述的一种P
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏田雨，丁慧慧，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：