本发明专利技术涉及一种利用乙醇还原制备纳米钯电催化剂的方法，借助乙醇的还原作用和助溶剂作用将氯化钯（PdCl2）还原为金属钯（Pd）纳米粒子，首先配置乙醇水溶液；然后将PdCl2粉末和保护剂加入至乙醇溶液中，通保护气并加热搅拌，使钯阳离子发生还原反应得到Pd纳米粒子；反应完毕后离心分离得到黑色沉淀，使用乙醇、丙酮洗涤后干燥，即得纳米钯电催化剂。本发明专利技术采用乙醇水溶液作为溶剂，利用乙醇的还原作用和溶剂作用，没有额外添加诸如抗坏血酸等化学还原剂，并借助磁力搅拌和水浴加热确保了PdCl2的溶解性，在常压环境一步合成纳米钯电催化剂，成本低廉，环境友好，操作过程简便易行，所制得的纳米钯电催化剂产率高且粒径分布集中，具有较好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米粒子的制备方法，特别涉及。
技术介绍
直接乙醇燃料电池(DEFC)由于所用燃料具有无毒、价格低廉、来源广泛等优点，而引起了人们的广泛关注。钼(Pt)是公认的醇电化学氧化最好的催化剂，但乙醇电化学氧化的中间产物很容易吸附在Pt电极上，使催化剂毒化，催化性能很快衰退。此外，Pt价格昂贵，资源贫乏。因此设计使用非Pt催化剂的直接醇燃料电池受到重视，其中钯(Pd)被认为 是重要的替代材料之一。影响燃料电池纳米Pd催化剂活性的因素主要为催化剂的颗粒大小、晶体结构以及表面形貌。而纳米粒子的结构和形态与其制备方法密切相关，因此，采用合适的制备方法对提高催化剂的催化性能至关重要。目前制备纳米钯电催化剂的方法较多，如多元醇还原法，水热合成法，微波辐射热分解法，光化学合成法以及晶种法等等，这些方法多数存在下面几个方面的问题(1)由于引入化学还原剂、分散稳定剂、包覆剂等诸多化学试剂，甚至以有毒有机相或者单纯的醇类作为溶剂，产物纯化处理过程烦琐，较大的添加剂的消耗也可能带来一定的环境污染问题；(2)添加诸如多元醇、甲醛、硼氢化钠或抗坏血酸等为化学还原试剂，很难控制还原速率，从而在形貌控制上加大难度；(3)控制纳米形态分几步完成，步骤繁琐，程序复杂，同时工艺条件要求较苛刻；(4)制备过程采用微波或者采用紫外光和Y辐射等高能辐射源等试验条件，不但对操作者的身体造成伤害，而且成本较高，所以在应用推广上有一定的局限性。采用醇类或者醇类和水混合体系作为溶剂和还原剂，没有额外添加诸如抗坏血酸等化学还原剂的条件下一步合成纳米钯电催化剂，成本低廉，环境友好，具有较好的研究前景。Chou等使用甲醇为溶剂和还原剂还原醋酸钯(Pd (OAc) 2)，加入苯乙烯一二乙烯基苯聚合物(SDB)，在室温下连续搅拌24小时后，将甲醇蒸干就可得到负载在SDB上的钯催化剂，另外，利用乙醇或者正丁醇或者正戊醇或者正己醇等其它醇类，同样可以还原醋酸钯制备纳米钯材料\Appl· Catal. A-Gen., 1999，182(2) :217-223]。但是该方法采用的钯盐前躯体是溶解性很差的醋酸钯，以100%甲醇或者其他醇类等有机相为溶剂和还原剂，较大的溶剂的消耗相对使反应成本提高，产物纯化过程烦琐，也可能污染环境。El-Sayed等采用乙醇为还原剂，首先将氯化钯、盐酸和水混合制成四氯钯酸(H2PdCl4)溶液，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂，在乙醇/水(2/3，v/v)混合溶液内回流反应3h，用乙醇还原四氯钯酸制得的钯纳米粒子，通过改变PVP和钯的用量，得到不同尺寸的纳米钯电催化剂，并研究了其在催化Suzuki反应的影响2002, 18，4921-4925]。该方法把溶解性差的氯化钯制备成溶解性较好的氯钯酸，从而提高钯盐的溶解性，但是钯含量相对降低了，而且实验步骤繁杂，另外要求有回流设备，工艺条件较苛刻，不利于工业化大生产。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种工艺条件温和，无需复杂设备，操作简单，一步合成纳米钯电催化剂的方法。本专利技术为实现其目的所采取的技术方案，利用乙醇为还原剂，将氯化钯(以下称PdCl2)还原为金属钯纳米粒子，其制备步骤为 (1)配置乙醇水溶液； (2)将？况12粉末和保护剂加入至乙醇水溶液中配制成混合体系，将配好的溶液于25°C搅拌5-10min，溶液颜色为浅黄色；· (3)通保护气并加热搅拌，得到黑色悬浮液，停止反应； (4)反应完毕后离心分离得到黑色沉淀，使用乙醇、丙酮洗涤后真空干燥即得纳米钯电催化剂。所述乙醇水溶液中的水和乙醇之体积比为3飞1。所述氯化钯和保护剂的物质的量的比为10: f 1:100。所述保护剂为十二烷基硫酸钠(以下称SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(以下称PVP)或十六烷基三甲基溴化铵(以下称CTAB)中的一种。所述保护气为氮气(N2)或氩气(Ar)。在步骤(3)中，所述加热搅拌的温度为60_80°C，反应时间为l_3h。在步骤(4)中，所述真空干燥温度为25_40°C，干燥时间为24_48h。本专利技术的有益效果 本专利技术采用乙醇水溶液作为溶剂，利用乙醇的还原作用和助溶剂作用，没有额外添加诸如抗坏血酸等化学还原剂，并借助磁力搅拌和水浴加热确保了 PdCl2的溶解性，在常压环境一步合成纳米钯电催化剂，成本低廉，环境友好，操作过程简便易行，所制得的纳米钯电催化剂产率高且粒径分布集中，具有较好的应用前景。附图说明图I所制得的代表性纳米钯电催化剂的透射电子显微镜 图2为所制得的代表性纳米钯电催化剂的X射线衍射 图3为乙醇的电催化活性曲线图(电极表面纳米钯载量48 μ g/cm2，电解液为lmol/L的乙醇的lmol/L KOH溶液，扫描速率50mV/s，三电极系统以滴涂纳米Pd修饰玻碳电极(Pd/GCE)为工作电极；饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，钼丝电极为辅助电极)。具体实施例方式本专利技术借助乙醇的还原作用和助溶剂作用将氯化钯(PdCl2)还原为金属钯(Pd)纳米粒子，首先配置乙醇水溶液；然后将PdCl2粉末和保护剂加入至乙醇溶液中，通保护气并加热搅拌，使钯阳离子发生还原反应得到Pd纳米粒子；反应完毕后离心分离得到黑色沉淀，使用乙醇、丙酮洗涤后干燥，即得纳米钯电催化剂。本专利技术所制备的纳米钯电催化剂的催化性能通过考察对乙醇的电催化活性进行研究。具体实施例如下 实施例I: 1、在反应容器中添加20mL水和4mL乙醇，搅拌得到水-乙醇混合溶液体系； 2、依次添加PdCl2和SDS粉末到水-乙醇混合溶液体系中，配置成混合体系，其中所含PdCl2和SDS浓度分别为7. 04 X10^4moI/L和7. 04X 10_4mOl/L，将配好的溶液放在恒温磁力搅拌器于25°C搅拌8min，溶液颜色为浅黄色； 3、将搅拌均匀后的反应溶液置于磁力搅拌器上搅拌并加热，使用N2保护，控制反应温度70°C，反应I. 5小时，得到黑色悬浮液，停止反应； 4、离心分离反应溶液中得到的黑色沉淀物，并用乙醇和丙酮离心洗涤，40°C真空干燥 24小时，即得纳米钯电催化剂。5、透射电子显微镜照片(TEM)由日本电子株式会社公司JEOL -2010型透射电子显微镜获得；样品的X-射线衍射(XRD)图谱由北京普析通用仪器有限公司XD-3型X射线衍射分析仪测定(Cu靶，Ka辐射，λ=0. 15406nm)，工作电压36kV，管电流30mA，扫描范围35-85°，扫描速度为O. 02° /s ;循环伏安曲线(CV)由上海辰华仪器有限公司电化学工作站CHI-660D获得。本实施例纳米钯电催化剂的微观形貌如图I所示，多数粒子呈规则形貌，粒径为18 nm左右，粒径分布较集中。本实施例纳米钯电催化剂的微观结构分析如图2所示，衍射角2 Θ在40. 11°、46·69°、68·06°、82· 17°处分别出现4个衍射峰。根据Bragg方程，计算相应晶面间距d值分别为O. 2246、0. 1944,0. 1376和O. 1172 nm，同文献值(PDFNo. 89-4897)非常吻合，相应为金属Pd单质衍射晶面(111)、(200)、(220)和(311)的特征峰。本实施例对乙醇氧化的电催化活性如图3中曲线(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用乙醇还原制备纳米钯电催化剂的方法，其特征在于：利用乙醇为还原剂，将氯化钯还原为金属钯纳米粒子，其制备步骤为：（1）配置乙醇水溶液；（2）将氯化钯粉末和保护剂加入至乙醇水溶液中配制成混合溶液，将配好的混合溶液于23？28℃搅拌5？10min，溶液颜色为浅黄色；？（3）通保护气并加热搅拌，得到黑色悬浮液，停止反应；（4）反应完毕后离心分离得到黑色沉淀，使用乙醇、丙酮洗涤后真空干燥即得纳米钯电催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王艳丽，谭德新，张明旭，彭勇军，刘永峰，晏莹，张雪萍，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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