一种在质子交换膜Nafion 表面沉积Pt 纳米粒子的新方法

摘要

本发明公开了一种在质子交换膜Nafion表面沉积Pt纳米粒子的新方法，该方法是通过用自制的U型液相反应器在Nafion膜表面负载铂，使其负载粒子小且分布均匀。使用NaBH4为还原剂，用H2PtCI6·6H2O作为铂源。利用KOH调节反应环境pH=11值时，然后向其中加入还原剂NaBH4溶液，与铂源交替放入。通过本发明在Nafion膜表面负载铂，增大电解质与催化剂的有效接触面积，促进电化学反应过程中质子和电子传递，以提高催化剂的活性，降低铂用量；控制铂纳米粒子在Nafion膜表面沉积，使其分布均匀，不发生团聚，延长使用寿命，降低成本，节约能源，保护环境。

主权项

一种在质子交换膜Nafion表面沉积Pt纳米粒子的新方法,其特征是：一种U型液相反应器，是由L形的玻璃瓶Ⅰ（1）和L形的玻璃瓶Ⅱ（2）组成，所述玻璃瓶Ⅰ（1）下方的左侧设有连接口Ⅰ（11），连接口Ⅰ（11）的外壁套有聚四氟塑料固定板Ⅰ（8.1），连接口Ⅰ（11）的外壁与聚四氟塑料固定板Ⅰ（8.1）之间还设有生料带Ⅰ（4.1）；所述玻璃瓶Ⅱ（2）下方的右侧设有连接口Ⅱ（10），连接口Ⅱ（10）的外壁套有聚四氟塑料固定板Ⅱ（8.2），连接口Ⅱ（10）的外壁与聚四氟塑料固定板Ⅱ（8.1）之间还设有生料带Ⅱ（4.2），玻璃瓶Ⅱ（2）下方的左侧设有出水口（9），出水口（9）处还塞有胶皮塞（7）；聚四氟塑料固定板Ⅰ（8.1）和聚四氟塑料固定板Ⅱ（8.2）通过螺丝（5）固定在一起，在聚四氟塑料固定板Ⅰ（8.1）和聚四氟塑料固定板Ⅱ（8.2）之间设有增加密闭性的胶皮圈Ⅰ（3.1）和胶皮圈Ⅱ（3.2），在胶皮圈Ⅰ（3.1）和胶皮圈Ⅱ（3.2）之间还设有nafion膜（6）；a、nafion膜（6）的预处理：①将nafion膜（6）放在3%~5%的H2O2溶液中，在80℃恒温处理60min；②将取出的nafion膜（6）用离子水冲洗干净后，再放入去离子水中，在80℃水浴处理10min；③将nafion膜（6）放入0.5mol/L H2SO4溶液中，在80℃水浴处理1h；④将nafion膜（6）放入去离子水中在80℃水浴处理1h；⑤将处理好的Nafion膜（6）置于去离子水中，在冰箱中2‑6℃保存备用；b、在25℃下，将预处理之后的Nafion膜（6）放入到U型液相反应器中，玻璃瓶Ⅱ（2）中放入1.8‑2mmol/L的H2PtCI6溶液，用KOH调节H2PtCI6溶液的pH至11，玻璃瓶Ⅰ（1）放入0.01mol/L的K2SO4溶液，用H2SO4调节K2SO4溶液的pH至2，玻璃瓶Ⅰ（1）和玻璃瓶Ⅱ（2）中的液面高度处于同一水平面上且高于Nafion膜（6），恒温2~6℃放置2‑3h；c、反应2小时后，通过出水口（9）将玻璃瓶Ⅱ（2）中的溶液放出，然后将1mol/L的NaBH4溶液倒入玻璃瓶Ⅱ（2）至与玻璃瓶Ⅰ（1）的液面高度一致，之后每隔20min，从玻璃瓶Ⅱ（2）的出水口（9）放出20ml溶液，然后再加入1mol/L的NaBH4溶液20mL，搅拌并除去在nafion膜（6）表面形成的气泡，还原过程需要在25℃进行1‑3h；所述1mol/L的NaBH4溶液在使用前要在25～35℃恒温处理至少1小时；d、反应结束后，将nafion膜（6）取出，用去离子水冲洗，在35℃的电热恒温鼓风干燥箱中烘干。