一种贵金属/复合金属氧化物/碳纳米管型电催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种贵金属/复合金属氧化物/碳纳米管型电催化剂及其制备方法和应用，属于纳米复合材料制备技术领域。其特点在于，利用水滑石层板组成的可调控性和结构的可设计性，向层板引入Pt2+、Pd2+和Ni2+、Co2+、Mg2+、Al3+、Fe3+离子，合成出含有贵金属元素的层状双金属氢氧化物前体。Pt2+、Pd2+可以在分子水平上高度的分散和均匀的分布，还原后可作为催化剂催化生长负载贵金属粒子的碳纳米管与复合金属氧化物高度杂化的复合型电催化剂。该方法不但可以有效的分散贵金属催化剂，控制贵金属催化剂对碳纳米管和复合金属氧化物的生长，还加强了负载在碳纳米管和复合金属氧化物网络矩阵中的贵金属的电催化性能。将该电催化制作成电极用于醇类燃料电池中，其对醇类氧化的最大峰电流的比活性可达120～200mA·mg-1。本发明的制备方法一体化，操作简单、无环境污染，适合工业化过程。

主权项

一种贵金属/复合金属氧化物/碳纳米管型电催化剂的制备方法，具体制备步骤如下：A.用去离子水配制含有二价金属离子M2+和三价金属离子M3+的混合盐溶液，其中[M2+]/[M3+]＝2～4，其中M2+的摩尔浓度为0.4～1.0mol/L，M3+的摩尔浓度为0.1～0.5mol/L；活性金属离子M2+是Pt2+、Pd2+、Ni2+、Co2+、Mg2+中的一种或几种，其中M2+必选贵金属Pt2+、Pd2+中的1～2种和Ni2+、Co2+、Mg2+中的一种，贵金属的摩尔浓度为0.04～0.2mol/L；M3+是Al3+、Fe3+中的1～2种；混合盐溶液中的酸根离子是NO3-、Cl-或SO42-中的任意一种或几种；B、将尿素加到以上混合盐溶液中，使尿素与[M2+]+[M3+]摩尔浓度比为3～6；将该混合盐溶液放置于水热釜中，在静置状态下于150～180℃水热反应24～36小时；将产物过滤分离，用去离子水洗涤，于60～70℃下干燥15～20小时，得到层状双金属氢氧化物前体；C、将层状双金属氢氧化物前体平铺于瓷舟中，放入管式加热炉中，通入氮气，以2～10℃/min的速率升温至500～900℃后保温1.5～2小时，在此温度下通入流速为6～20ml/min的乙炔气体，反应1.5～20小时，反应结束随炉冷却至室温，得到贵金属/复合金属氧化物/碳纳米管电催化剂。