适量稀释到10ml，用0.1M的HClO4调节pH值到4 ;将衬底投入到稀释后的溶液中，加热搅拌反应充分后，取出洗涤，在惰性气氛中吹干；
[0040]在三电极体系中(Pt为对电极，Hg/Hg2Cl2为参考电极，上步已完成的样品作为工作电极)，使用电化学工作站中的多电位阶跃法，在pH = 4的3mmol/L四氯铂酸盐、0.5mol/L氯化钠的混合电解质溶液中，通过原子层电沉积的方法通过控制不同循环数来进行不同层数金属层的制备。每当电势脉冲循环I次，其铂的质量增加是相同的。
[0041]实施例2
[0042]其它条件如实施例1不变，使电势脉冲循环2次，制得催化剂。
[0043]实施例3
[0044]其它条件如实施例1不变，使电势脉冲循环5次，制得催化剂。
[0045]实施例4
[0046]其它条件如实施例1不变，使电势脉冲循环10次，制得催化剂。
[0047]通过电沉积过程的电流时间积分面积，计算得到在一定表面积的碳纤维(纸和布)上形成铂层的量；并且通过光电子能谱计算其薄膜厚度来验证。
[0048]实施例5
[0049]配置得到超薄金金属层所需KAuCl4量的浓度，KAuCl 4的浓度分别为形成不同厚度金薄膜所需KAuCl4溶液的浓度，即分别配置形成I层，5层，10层，20层厚度金薄膜所需要的金的盐溶液，用超纯水定容到10ml，然后用0.1M的HClO4调节pH值到4，把相同条件下得到覆盖有镍薄膜的载体碳纤维，加入到上述所配的反应液中，在快速搅拌下反应五分钟，然后洗涤，在惰性气氛中吹干，得到四种具有不同厚度金金属层的催化剂1、2、3、4，依次在pH相同的&304进行析氢反应的测试。
[0050]实施例6
[0051]配置0.3g/mL五水硫酸铜、0.02g/L十二烷基硫酸钠、100g/L乙二胺混合溶液，用0.lmol/L的氨水调节溶液pH = 9，在硝酸中浸泡煮沸超声洗涤载体碳纤维；
[0052]常温下，在双电极体系中，采用恒流模式电化学沉积得到，然后洗涤，在惰性气氛中吹干。
[0053]配置0.5mol/L NaCl和lmmol/L K2PtClfJ^g合溶液，每次取出适量稀释到10ml，用0.1M的HClO4调节pH值到4 ;将衬底投入到稀释后的溶液中，加热搅拌反应充分后，取出洗涤，在惰性气氛中吹干。
[0054]实施例7
[0055]配置0.05mol/L硝酸银、0.15mol/L乙二胺四乙二酸二钠的混合溶液，用0.lmol/L的氨水调节溶液pH值9?10 ;
[0056]常温下，在双电极体系中，把相同条件下得到覆盖有镍薄膜的载体碳纤维，采用恒压法电化学沉积制得，然后洗涤，在惰性气氛中吹干。
[0057]实施例8
[0058]配置0.5mol/L NaCl和3mmol/L KAuC14的混合溶液，在2%盐酸中超声震荡lcm2泡沫铜载体。
[0059]常温下取上述混合液Iml稀释到1ml，用0.1M的HC104调节pH值到4，将衬底投入到稀释后的溶液中，加热搅拌反应充分后，取出洗涤，在惰性气氛中吹干；
[0060]在三电极体系中(Pt为对电极，Hg/Hg2Cl2为参考电极，上步已完成的样品作为工作电极)，使用电化学工作站中的多电位阶跃法，在pH = 4的3mmol/L四氯铂酸盐、0.5mol/L氯化钠的混合电解质溶液中，通过原子层电沉积的方法通过控制不同循环数来进行不同层数金属层的制备。每当电势脉冲循环I次，其铂的质量增加是相同的。
[0061]实施例9
[0062]配置0.4mol/L HF, 0.5mol/L氢氟酸和2mmol/L氯金酸的混合溶液，将多孔娃载体洗净
[0063]常温下，将多孔硅片放入0.4mol/L HF解除表面氧化物，然后再将衬底投入到
0.5mol/L HF, 2mmol/L氯金酸混合溶液中，充分反应后，取出洗涤，在惰性气氛中吹干。
[0064]在三电极体系中(Pt为对电极，Hg/Hg2Cl2为参考电极，上步已完成的样品作为工作电极)，使用电化学工作站中的多电位阶跃法，在pH = 4的3mmol/L四氯铂酸盐、0.5mol/L氯化钠的混合电解质溶液中，通过原子层电沉积的方法通过控制不同循环数来进行不同层数金属层的制备。每当电势脉冲循环I次，其铂的质量增加是相同的。
[0065]本发明提供的超薄金属层催化剂的催化活性较高，与铂片性能相当，可以直接催化分解水，且稳定性较高，反应速率与电流密度的增加成正比。
[0066]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种超薄金属层催化剂，其特征在于，包含载体、缓冲层、负载于缓冲层上的活性金属；所述活性金属层包括主活性组分金属和助活性组分金属；所述活性金属是均匀覆盖在缓冲层上的超薄金属层；所述主活性组分金属层是金属铂、金、钯的任意一种；所述助活性组分金属层为金、银、鍊、铱中的一种；所述缓冲层为铜、铝、镍中的一种；所述的载体为多孔导电材料。2.根据权利要求1所述的超薄金属层催化剂，其特征在于，所述多孔导电材料具体为:金属，合金及其氧化物纤维多孔导电材料和非金属多孔导电材料；所述超薄金属层厚度为0.3 ?lOOnm。3.根据权利要求2所述的超薄金属层催化剂，其特征在于，所述的超薄金属层主活性金属为I?2个原子层。4.根据权利要求1所述的超薄金属层催化剂，其特征在于，所述缓冲层采用电沉积或化学置换的方法在载体表面形成。5.根据权利要求1所述的超薄金属层催化剂，其特征在于，所述超薄金属层的主活性组分金属的形成采用的是定量置换或者单原子沉积的方法。6.根据权利要求1所述的超薄金属层催化剂，其特征在于，所述超薄金属层的助活性组分金属薄膜是通过定量置换或电化学沉积的方法得到。7.根据权利要求4所述的缓冲层，其特征在于，所述缓冲层与载体晶格相匹配。8.根据权利要求6所述的超薄金属层催化剂，其特征在于，所述超薄金属层与缓冲层的晶格相匹配。9.一种权利要求1-8任意一项所述超薄金属层催化剂作为催化水分解制氢的催化剂。10.一种权利要求1-8任意一项所述超薄金属层催化剂用于燃料电池对有机分子氧化的催化剂，所述有机分子包括醇类、不饱和烯烃、炔烃、杂环或者芳香烃及其衍生物。
【专利摘要】本发明公开了一种超薄金属层催化剂及其用途，该催化剂包含载体、缓冲层、负载于缓冲层上的活性金属；所述活性金属层包括主活性组分金属和助活性组分金属；所述活性金属是均匀覆盖在载体上的超薄金属层；所述主活性组分金属层是金属铂、金、钯的任意一种；所述助活性组分金属层为金、银、錸、铱中的一种；缓冲层为铜、铝、镍中的一种；载体为多孔导电材料。本发明超薄金属层催化剂的负载量是最小化的，大大降低了原料成本，并且稳定性较高，此催化剂对分解水产氢效率有很大的提高，并且可用于燃料电池的催化剂，制备的催化剂催化性能高，超电势低，并且制备方法简单快捷，有望广泛应用于现代工业生产中。
【IPC分类】B01J23/89, H01M4/90, C01B3/04
【公开号】CN104907081
【申请号】CN201510212988
【发明人】刘生忠, 庞柳青, 张云霞
【申请人】陕西师范大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月29日