一種高催化活性的Pt-Ru合金催化劑的制備方法
【專利摘要】本發明提出了一種高催化活性的Pt-Ru合金催化劑的制備方法。合金中的Pt源和Ru源分別來自于氯鉑酸以及水合三氯化釕，與雙親嵌段共聚物P123、水、乙醇形成溶致液晶，在超聲水浴環境下使用抗壞血酸作為還原劑進行還原，再通過洗滌、離心、煅燒得到高催化活性的Pt-Ru合金催化劑產品。根據本發明的方法制備的Pt-Ru合金催化劑與商業的Pt黑催化劑相比有較高的催化活性以及良好的抗毒性。
【專利說明】—種高催化活性的Pt-Ru合金催化劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高催化活性的Pt-Ru合金催化劑的制備方法，屬于Pt基合金催化劑【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在當今時代，能源問題已經成為世界各國面臨的挑戰之一。許多新型高能高效的能源儲存轉換技術，例如太陽能電池、燃料電池、超級電容器等以及各種高催化活性的催化劑材料、電極材料已經被科學家廣泛關注，并在一定程度上取得了較好的研究進展。在諸多關于新能源的課題中，直接甲醇燃料電池憑借其高能量輸出、不產生有害副產物引起了科學家們的濃厚興趣。鉬是一種具有很高的化學穩定性和催化活性的貴金屬元素，在電化學催化領域，Pt作為催化劑有著非常好的催化活性表現，其中鉬黑、鉬碳已經被廣泛的商業應用。但是Pt顆粒容易發生團聚，易發生碳中毒現象:co在催化劑表面的吸附遠強于氫，因此催化劑上吸附氫的活性位會被CO所占據，從而對氫的電氧化反應造成阻礙，實驗結果表明，即使氫氣中CO的濃度低至10_5也會導致嚴重的陽極極化現象，使電池的性能嚴重下降，并且Pt金屬昂貴的價格，由于以上種種原因的存在，嚴重限制單金屬Pt在催化劑方面的應用。為了提高催化活性和抗毒化性能，科學工作者們進行了大量的的研究，發現通過引入Au, Ru, Pa等金屬與Pt形成合金結構能夠非常有效的提高Pt的抗毒性，因此，多元Pt基合金催化劑的相關研究備受關注。
[0003]目前廣泛研究的Pt基合金主要有Pt-Au、Pt-Pd、Pt_Ag、Pt-Ru、Pt_Ni等。多元金屬催化劑一般通過共沉積、電化學還原、高溫合金化等方法得到合金催化劑，或者通過在金屬表面修飾其它原子方法形成催化劑。這類催化劑大都以Pt為主體。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種高催化活性的Pt-Ru合金催化劑的制備方法。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0006]一種高催化活性的Pt-Ru合金催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007](I).制備高催化活性的Pt-Ru合金催化劑:稱取一定質量的氯鉬酸、水合三氯化釕、雙親嵌段共聚物P123(E02QP07(IE02Q)、去離子水、無水乙醇，按照質量比H2PtCl6.6H20:RuCl3.nH20:P123 (EO20PO70EO20):H20:C2H50H=7:x:y:7:50, RuCl3.nH20 含量的取值范圍為x=0.5-3，P123含量的取值范圍為y=15-28混合攪拌均勻，使得乙醇充分揮發形成溶致液晶;
[0008](2)配制0.lmol/L的抗壞血酸水溶液作為還原劑，將還原劑滴加到溶致液晶中，在40KHz的超聲水浴環境下反應I小時，反應物全部變黑之后取出，用去離子水洗滌、離心3-5次，將沉淀物在180°C煅燒4小時，即可得到高催化活性的Pt-Ru合金催化劑。
[0009]進一步，超聲水浴的溫度為18-25。°C
[0010]上述方法制備得到的高催化活性的Pt-Ru合金催化劑。[0011]具體的，一種高催化活性的Pt-RU合金催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012](I).按照質量比為氯鉬酸(H2PtCl6.6H20):水合三氯化釕(RuCl3.ηΗ20, Ru質量分數為 40%):雙親嵌段共聚物 P123 (EO2qPO7qEO2q) =H2O:C2H50H=7:x:y:7:50,RuCl3.ηΗ20 含量的取值范圍為x=0.5-3，Ρ123含量的取值范圍為y=15-28稱取H2PtCl6.6H20、RuCl3.ηΗ20、P123 (EO20PO70EO20)、去離子水、無水乙醇；
[0013](2).將乙醇添加到雙親嵌段共聚物P123 (EO2qPO7qEO2q)中，然后加入去離子水，在25°C下充分混合，待P123完全溶解充分混合之后，將混合液加入到氯鉬酸(H2PtCl6.6Η20)、水合三氯化釕(RuCl3.ηΗ20)的混合物中，混合均勻后靜置，待乙醇全部揮發；
[0014](3).乙醇揮發完全后形成溶致液晶，配制0.lmol/L (體積在5_20mL范圍內)的抗壞血酸水溶液，作為反應的還原劑，把還原劑加入到溶致液晶中，在40kHz的超聲水浴中還原，保持超聲水浴的溫度在18-25 ； V
[0015](4).待反應物全部變為黑色即氯鉬酸、水合三氯化釕全部被還原，反應結束；
[0016](5).將產物用去離子水洗、離心，重復洗滌3-5次，收集沉淀物；
[0017](6).在馬弗爐中煅燒后即可得到高催化活性的Pt-Ru合金催化劑。
[0018]鑒于金屬Ru與金屬Pt形成合金結構之后能夠有效的提高Pt催化劑的抗毒性，本發明將提供一種合成方法，合成得到具有良好抗毒性的Pt-Ru合金，同時具有較高的電催化催化活性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1實施例1制備的高催化活性的Pt-Ru合金催化劑透射電鏡圖(TEM)圖；
[0020]圖2實施例1制備的高催化活性的Pt-Ru合金催化劑能量彌散X射線譜(EDS)圖；
[0021]圖3實施例1制備的高催化活性的Pt-Ru合金催化劑在0.5mol/L H2S04+lmol/LCH30H中的循環伏安曲線圖，掃描速率為:50mV/s ；
[0022]圖4實施例1制備的高催化活性的Pt-Ru合金催化劑在0.5mol/L H2SO4中的循環伏安曲線圖，掃描速率為:50mV/s
【具體實施方式】
[0023]以下結合實例對本發明的方法作進一步的說明。這些實例進一步描述和說明了本發明范圍內的實施方案。給出的實例僅用于說明的目的，對本發明不構成任何限定，在不背離本發明精神和范圍的條件下可對其進行各種改變。
[0024]實施例1:
[0025](I).稱取一定質量的氯鉬酸(H2PtCl6.6H20)、水合三氯化釕(RuCl3.ηΗ20, Ru質量分數為40%)、雙親嵌段共聚物P123 (EO2qPO7qEO2q)、去離子水、無水乙醇:
[0026]
【權利要求】
1.一種高催化活性的Pt-Ru合金催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1).制備高催化活性的Pt-Ru合金催化劑:稱取一定質量的氯鉬酸、水合三氯化釕、雙親嵌段共聚物P123(E02QP07(IE02Q)、去離子水、無水乙醇，按照質量比H2PtCl6.6H20:RuCl3.nH20:P123 (EO20PO70EO20):H20:C2H50H=7:x:y:7:50, RuCl3.nH20 含量的取值范圍為x=0.5-3，P123含量的取值范圍為y=15-28混合攪拌均勻，使得乙醇充分揮發形成溶致液晶; (2)配制0.lmol/L的抗壞血酸水溶液作為還原劑，將還原劑滴加到溶致液晶中，在40KHz的超聲水浴環境下反應I小時，反應物全部變黑之后取出，用去離子水洗滌、離心3-5次，將沉淀物在180°C煅燒4小時，即可得到高催化活性的Pt-Ru合金催化劑。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，超聲水浴的溫度為18-25°C。
3.按照權利要求1或2的方法制備得到的高催化活性的Pt-Ru合金催化劑。
【文檔編號】B01J23/46GK103933975SQ201410063065
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】徐聯賓, 趙高斌, 陳建峰, 張程偉 申請人:北京化工大學