一种钯修饰聚苯胺制造技术

本发明专利技术提供一种钯修饰聚苯胺

【技术实现步骤摘要】
一种钯修饰聚苯胺/碳纳米管复合电极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电解池
，具体涉及一种钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]氢能储能丰富
、
绿色清洁，其能源密度为
140kj/mol
，被公认为未来最有前景的能源之一
。
但析氢过电位大，活化能高，高能耗，低效率
、
难储存成为固体聚合物水电解技术（
SPE
）制氢技术的难题，因此探究高效能催化剂的制备已成为国际上一个重要的研究热点
。
研究发现影响催化剂电催化性质的因素有很多，其中催化剂载体是最主要的因素，尤其是以具有多孔结构和高比表面积的导电聚合物作为催化剂载体来沉积贵金属可以获得良好的催化效果
。
[0003]而在众多导电聚合物中，聚苯胺
(PANI)
因为具有高电导率
、
可逆酸碱掺杂
/
脱掺杂化学特性以及独特的电子和空穴迁移性能，逐渐成为导电高分子领域的研究热点，并逐渐应用于析氢领域
。
目前有大量的研究工作是以聚苯胺作为载体来沉积分散铂
(Pt)、
钯
(Pd)
等贵金属粒子，从而得到结构规整
、
稳定性好的催化剂
。
然而聚苯胺结构较为松散，聚合时间长以及导电性不足等缺点都限制了它作为催化剂载体的发展
。
>另一方面，碳纳米管
(CNTs)
是一种性能优良的催化剂载体，将其引入聚合物中可以改善聚合物的物理化学性质，提高聚合物的导电性以及机械性能
。
[0004]迄今为止，有关
PANI/CNTs
复合材料的研究大量涌现，
PANI/CNTs
复合材料作为一种有着广泛应用前景的催化剂载体，引起了研究者极大的兴趣
。
然而现有催化剂仍存在催化剂活性不稳定，电解能耗高
、
析氢效率低
、
成本较高，过电位较大等问题
。
[0005]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案
。

技术实现思路

[0006]针对目前存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料及其制备方法和应用
。
本专利技术通过化学还原法制备
PANI/CNTs
复合电极材料，并用电流脉冲法将
Pd
沉积到
PANI/CNTs
电极上，制备得到钯修饰
PANI/CNTs
复合电极材料，进而影响电解池的析氢性能
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料的制备方法，包括下述步骤：（1）碳纳米管的纯化处理：将碳纳米管置于混酸中，超声处理后，进行回流，随后过滤
、
洗涤至滤液为中性，干燥
、
研磨，备用；（2）聚苯胺
/
碳纳米管聚合物的制备：
向纯化处理后的碳纳米管中加入苯胺溶液，使碳纳米管浸润在苯胺溶液中；在冰水浴中搅拌冷却，随后滴加过硫酸铵溶液，滴加后进行搅拌分散，得到聚苯胺
/
碳纳米管聚合物；过滤
、
洗涤
、
干燥
、
研磨，备用；（3）电沉积工作电极的制备：将聚苯胺
/
碳纳米管聚合物溶于乙醇中，加入
Nafion
溶液，超声混合均匀，形成碳浆；将碳浆滴到石墨电极表面，待乙醇蒸发完后，将电极自然晾干，即得；（4）钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料的制备：采用脉冲法电沉积制备钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料，电沉积所用电解液为氯化钯溶液；电化学实验在三电极体系中进行，工作电极为步骤（3）制备的电沉积工作电极，对电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极
。
[0008]优选的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管；所述混酸为浓硫酸和浓硝酸，浓硫酸与浓硝酸的体积比为3：
1。
[0009]优选的，所述苯胺溶液为经过二次蒸馏后的苯胺溶液；所述过硫酸铵溶液采用
1M HCl
溶解
。
[0010]优选的，所述碳纳米管与苯胺溶液的质量比为4：1‑5；所述过硫酸铵溶液与苯胺溶液的质量比为1：
1。
[0011]优选的，步骤（1）超声处理的功率为
250
‑
350w
，时间为
25
‑
35min
；回流处理的温度为
55
‑
65℃
，时间为4‑
5h
；步骤（2）搅拌冷却的时间为
25
‑
35min
；所述搅拌分散的时间为1‑
3h
；步骤（2）将反应后的产品，分别采用盐酸
、
丙酮
、
二次蒸馏水进行过滤
、
洗涤，洗至滤液为无色即可
。
[0012]优选的，步骤（3）中聚苯胺
/
碳纳米管聚合物的质量与乙醇的体积比为
10mg
：
4mL
；聚苯胺
/
碳纳米管聚合物的质量与
Nafion
溶液的体积比为
10mg
：
100
μ
L。
[0013]优选的，所述石墨电极为光谱纯的石墨电极；所述
Nafion
溶液的浓度为
5wt.%。
[0014]优选的，步骤（4）中电解液包括：
0.5 mol/L HCl
和
1.0mmol/L PdCl2；电沉积条件：温度为
25
‑
30℃
，电量为
1.2C
，脉冲通断比即脉冲持续时间
t
on
：脉冲间歇时间
t
off
=1
：1‑
10
，脉冲电沉积的峰值电流密度
i
p
为
6mA/cm2。
[0015]本专利技术提供一种钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料，由所述的制备方法制备得到
。
[0016]本专利技术提供一种所述的钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料在电解池制备氢气中的应用
。
[0017]有益效果：
1、
本专利技术方法向纯化后的多壁碳纳米管中加入苯胺对碳纳米管进行掺杂，再以过硫酸铵（
(NH4)2S2O8）为氧化剂，使
CNTs
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）碳纳米管的纯化处理：将碳纳米管置于混酸中，超声处理后，进行回流，随后过滤
、
洗涤至滤液为中性，干燥
、
研磨，备用；（2）聚苯胺
/
碳纳米管聚合物的制备：向纯化处理后的碳纳米管中加入苯胺溶液，使碳纳米管浸润在苯胺溶液中；在冰水浴中搅拌冷却，随后滴加过硫酸铵溶液，滴加后进行搅拌分散，得到聚苯胺
/
碳纳米管聚合物；过滤
、
洗涤
、
干燥
、
研磨，备用；（3）电沉积工作电极的制备：将聚苯胺
/
碳纳米管聚合物溶于乙醇中，加入
Nafion
溶液，超声混合均匀，形成碳浆；将碳浆滴到石墨电极表面，待乙醇蒸发完后，将电极自然晾干，即得；（4）钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料的制备：采用脉冲法电沉积制备钯修饰聚苯胺
/
碳纳米管复合电极材料，电沉积所用电解液为氯化钯溶液；电化学实验在三电极体系中进行，工作电极为步骤（3）制备的电沉积工作电极，对电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极
。2.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管；所述混酸为浓硫酸和浓硝酸，浓硫酸与浓硝酸的体积比为3：
1。3.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述苯胺溶液为经过二次蒸馏后的苯胺溶液；所述过硫酸铵溶液采用
1M HCl
溶解
。4.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管与苯胺溶液的质量比为4：1‑5；所述过硫酸铵溶液与苯胺溶液的质量比为1：
1。5.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）超声处理的功率为
250
‑
350w
，时间为
25
‑
35min
；回流处理的温度为
55<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炎，刘园，李萍，
申请(专利权)人：河南工学院，
类型：发明
国别省市：