一種Pd/NiCu二維納米復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種Pd/NiCu 二維納米復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]雙金屬納米材料有很好的光學性能、熱力學性能、介電性能、力學性能、催化性能等。二維納米材料因為其有大的比表面積，有更多的活性位點，作為催化劑有很好的催化性能，而且NiCu材料價格比較低廉，經濟節約，而且上面那么多活性位點能夠很好的負載其他金屬。
[0003]甲醇氧化電催化劑是決定直接甲醇燃料電池性能、壽命和成本的關鍵材料之一.近年來人們從提高陽極催化劑活性和降低催化劑成本兩個方面出發進行了大量的研宄，有力推動了直接甲醇燃料電池的發展.貴金屬及其合金納米材料作為催化劑在難降解有機物降解，有機合成，燃料電池，無機絡合物水解等領域被廣泛應用。含Pd催化劑可以在堿性條件下用作DMFC的陽極，從而避免含Pt催化劑會CO中毒，碳材料腐蝕的影響。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種簡單、無環境污染、成本低廉的二維Pd/NiCu納米復合材料的制備方法。本發明的解決方案是:在節約能源，不污染環境的條件下合成出比表面積大的納米合金，為了減少貴金屬的用量，以比表面積大的NiCu作為基底，上面負載Pd納米粒子，用作燃料電池的電極材料。
[0005]本發明提出的一種Pd/NiCu 二維納米復合材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)二維NiCu合金的制備
(1.1)，分別稱取氯化鎳和氯化銅，用去離子水各配制成溶液，按Ni2+與Cu2+ 4:1~1:1的摩爾比進行混合，然后置于錐形瓶樣式的火膠棉膜內，再加入Img表面活性劑，充入氬氣，然后密封放在150ml燒杯中；
(1.2)，稱取硼氫化鉀，用去離子水配制成溶液，用NaOH溶液調節pH值為10，然后取1ml加入于步驟(1.1)所得混合液的燒杯中，用封口膜把燒杯封起來；
(1.3)，反應3~12h時間后，收集火膠棉膜內的黑色固體，然后離心，洗滌，待用；
(2)Pd納米粒子的制備
(2.1)將鈀鹽溶解于HCl中，配制成溶液，稱取表面活性劑，用去離子水配制成溶液，稱取還原劑，用去離子水溶解，放置冰箱中，待用；
(2.2)，分別取鈀鹽溶液和表面活性劑于25ml玻璃瓶中，攪拌混勻，然后加入還原劑，攪拌混勻后，停止攪拌，靜置3h ;
(2.3)，收集黑色沉淀，離心，洗滌，待用；
(3)Pd/NiCu合金的制備
(3.1)，取步驟(I)制備得到的黑色固體和步驟(2)制備得到的黑色沉淀于5ml無水乙醇中，超聲30min~lh ；
(3.2)，離心，洗滌，干燥，得到最終黑色產物Pd/NiCu納米復合材料。
[0006]本發明中，所述的氯化镲為NiCl2.6H20，濃度為50mmol/L;所述的氯化銅為CuCl2.2H20，濃度為 50?20mmol/L。
[0007]本發明中，所用的火膠棉膜是火膠棉溶液晾干制得的。
[0008]本發明中，步驟(1.1)所述的Ni2+和Cu 2+的總體積為1ml。
[0009]本發明中，步驟(1.1)中所述的表面活性劑為PVP。
[0010]本發明中，所述的洗滌都是使用去離子水及無水乙醇進行交替洗滌。
[0011]本發明中，所述攪拌為超聲震蕩或磁力攪拌，時間為30?60分鐘。
[0012]本發明中，所述離心分離轉速為6000轉/分鐘，時間為5分鐘。
[0013]本發明中，所述干燥是在真空干燥箱60°C下干燥4h。
[0014]本發明中，所述的鈀鹽為氯化鈀，其配成溶液的濃度為0.01mol/Lo
[0015]本發明中，步驟(2.1)中所述的表面活性劑為CTAC，其濃度為0.lmol/L。
[0016]本發明中，步驟(2.1), (2.2)中所述的還原劑為硼氫化鈉，其濃度為0.01mol/Lo
[0017]本發明中，步驟(1.1)中的還原劑為硼氫化鉀，其濃度為30~50mmol/L。
[0018]對本發明方法所得產物的結構、形貌、組成進行表征，可以分別選用掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電子顯微鏡(TEM)，能量色譜儀(EDS)等進行表征，SEM、TEM表征納米材料的微觀結構，EDS表明產物的組成成分。
[0019]本發明中，本發明分別采用簡單的氯化鹽作為反應物，具有很強的通用性。
[0020]本發明制備的產物具有良好電化學性能，在燃料電池的電極材料中有較為廣闊的發展前景和應用空間。
【附圖說明】
[0021]圖1、2為實施例1中I)步驟所得產物的SEM圖。
[0022]圖3、4為實施例2中I)步驟所得產物的SEM圖。
[0023]圖5、6為實施例1、2、3中2)步驟所得產物的TEM圖。
[0024]圖7為實施例1中3)步驟所得產物的TEM圖。
[0025]圖8為實施例2中3)步驟所得產物的TEM圖。
[0026]圖9為實施例1中3)步驟所得產物的EDS圖。
[0027]圖10為實施例2中3)步驟所得產物的EDS圖。
[0028]圖11為實施例3中I)步驟所得產物的SEM圖。
[0029]圖12為實施例3中3)步驟所得產物的SEM圖。
【具體實施方式】
[0030]以下結合實施例對本發明作進一步的說明。
[0031]實施例1:1) 二維NiCu合金的制備第一步，準確稱取0.1185gNiCl2.6Η20，用去離子水配制成10ml溶液，濃度為50mmol/L,準確稱取0.0340gCuCl2.2H20，用去離子水配制成10ml溶液，濃度為20mmol/L，Ni2+:Cu2+按照1:1摩爾比進行混合，總體積為10ml，然后置于錐形瓶樣式的火膠棉膜內，再加入Img PVP于火膠棉膜內，充入氬氣，然后密封放在150ml燒杯中。
[0032]第二步，準確稱取0.162g的硼氫化鉀，用去離子水配制成10ml溶液，濃度為30mmol/L,用0.2mol噸―1的NaOH調節PH~10，然后取1ml于第一步的燒杯中，用封口膜把燒杯封起來。
[0033]第三步，反應5h時間后，收集火膠棉膜內的黑色固體，然后離心，洗滌一次，待用。
[0034]2) Pd納米粒子的制備
第一步，準確稱取44.5mgPdCl2溶解于25ml 0.02M的HCl中，配制成0.0lM的H2PdCl4溶液。準確稱取0.80g CTAC，用去離子水配制成溶液，用25ml容量瓶定容。準確稱取0.0038g的NaBH4,用去離子水溶解，用1ml容量瓶定容，放置冰箱中冷藏，待用。
[0035]第二步，分別取0.0lM 0.25ml H2PdCl4溶液和 0.1M 9.75ml CTAC 于 25ml 玻璃瓶中，攪拌混勻，然后加入0.0lM 0.60ml NaBH4,攪拌混勻后，1s后停止攪拌，然后靜置3h.第三步，收集黑色沉淀，離心，洗滌，待用。
[0036]3) Pd/NiCu納米復合材料的制備
第一步，取I)中黑色固體和2)中黑色沉淀于5ml無水乙醇中，超聲30min。
[0037]第二步，離心，洗滌，干燥，得到最終黑色產物Pd/NiCu納米復合材料。
[0038]圖1，2為實施例1中I)步驟所得產物不同放大倍數的SEM圖。圖5、6為實施例1中2)步驟所得產物的TEM圖。圖7為實施例1中3)步驟所得產物的TEM圖。由圖片可以看出，二維NiCu的形貌能清晰的看到，而且Pd納米粒子的分散很均勻，沒有團聚現象，形成的Pd/NiCu納米復合材料的TEM中Pd粒子很好的負載在NiCu合金上，而且沒有團聚。圖9為實施例1中3)步驟所得產物的EDS圖。
[0039]實施例2:
I) 二維NiCu合金的制備
第一步，準確稱取0.1185gNiCl2.6Η20，用去離子水配制成10ml溶液，濃度為50mmol/L,準確稱取0.0850gCuCl2.2H20，用去離子水配制成10ml溶液，濃度為50mmol/L，Ni2+:Cu2+按照4:1摩爾比進行混合，總體積為10ml，然后置于錐形瓶樣式的火膠棉膜內，再加入Img PVP于火膠棉膜內，充入氬氣，然后密封放在150ml燒杯中。
[0040]第二步，準確稱取0.2