一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法与流程

本发明属于微纳米材料制备技术领域，具体涉及一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法。

背景技术：

氢能是一种无污染、可再生、质量能量密度高的清洁能源，但是氢能在自然界中不是以实体的形式存在，必须要通过一些途径制备得到。电解水是一种理想的制备氢能的方式，具有原料来源丰富、生产过程方便、得到的氢气纯度高等优点，但是由于其高昂的成本制约了其大规模的发展。通过电解乙醇产生氢气，进而存储电能，也是近几年的研究热点，相比于电解水，电解乙醇的电位更低，相应的对器件的磨损程度更小，制氢成本更低。更重要的是电解乙醇产物主要是c2的物种，不会有co2排放。同时产物主要为高附加值化学品，电解水会产生o2，但是通常是直接排放，不能很好的利用，因而电解乙醇具有很好的研究前景。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气氛控制合成ptsn金属间化合物的方法，所需药品一次加入，合成方法简单易操作。具体包括如下步骤：

步骤1：液相还原法制备纳米颗粒

(01)将一定量的乙酰丙酮铂、一定量的乙酰丙酮化锡、0.0345g1,2-十四碳二醇、表面活性剂和10ml有机溶剂依次加入到三口烧瓶中，超声分散后，抽真空10min后通5minn2，除干净装置内的三口烧瓶，加热到70℃，抽真空15min后，通5minn2，除净装置内可能存在的低沸点有机杂质。

步骤(01)中，所述有机溶剂为1-十八烯、1-十四烯、二十二烷中的一种或几种。

步骤(01)中，所述表面活性剂为油酸、油胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。

步骤(01)中，一定乙酰丙酮铂的量选自0.0100g～0.0400g。

步骤(01)中，一定乙酰丙酮锡的量选自10-40μl。

(02)加热至一定温度，并保持一定时间，得到ptsn纳米颗粒。将产物用乙醇洗，离心两次后，置于环己烷中保存，得到ptsn纳米颗粒分散液。

步骤(02)中，所述一定温度选自240℃～280℃。

步骤(02)中，所述一定时间选自20min～80min。

步骤2：不同气氛下处理ptsn/c催化剂

(03)将一定量的碳粉置于装有40ml环己烷锥形瓶中超声分散，并将步骤(02)得到的ptsn纳米颗粒分散液逐滴加入到超声分散好的碳粉中，冰浴超声1h，搅拌过夜，抽滤、真空干燥得到ptsn/c催化剂。

步骤(03)中，一定碳粉的量选自0.0300g～0.1000g。

(04)将(03)中的ptsn/c催化剂在250℃空气下除有机溶剂和表面活性剂，将样品分别在400℃下不同的气氛下进行处理。

步骤(04)中，所述不同的气氛为空气、氮气和氢气。

本发明的有益效果是：

液相还原法的实验条件精确可控，得到的颗粒尺寸粒径均一。本发明将液相还原法应用于ptsn纳米颗粒的合成，不同的气氛处理控制合成出相同晶型的ptsn金属间化合物。本发明通过液相还原法，将铂源、锡源、还原剂表面活性剂分散在有机溶剂中，通过改变温度、时间等条件调节反应过程。该过程在n2保护下进行，可以有效地防止氧气对材料合成过程的影响。通过不同的气氛控制合成出相同的晶型，分析具有相同晶型材料的表面状况，选择性能更优的ptsn金属间化合物，有效的减少生产的成本。

附图说明

图1为本发明实施例1所得氢气处理ptsn/c的xrd图；

图2为本发明实施例1所得氢气处理ptsn/c的tem图；

图3为本发明实施例1所得氢气处理ptsn/c的电化学测试图；

图4为本发明实施例2所得氮气处理ptsn/c的xrd图；

图5为本发明实施例2所得氮气处理ptsn/c的tem图；

图6为本发明实施例2所得氮气处理ptsn/c的电化学测试图；

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

(01)将0.0295g乙酰丙酮铂、17μl乙酰丙酮化锡、0.0345g1,2-十四碳醇、70μl油酸、70μl油胺、10ml1-十八烯加入到三口烧瓶中，超声分散后，抽真空10min后通5minn2，除干净装置内的三口烧瓶，加热到70℃，抽真15min后，通5minn2，除净装置内可能存在的低沸点有机杂质。

(02)加热至260℃，并保持30min，得到ptsn纳米颗粒。将产物用乙醇洗，离心两次后，除去ptsn纳米颗粒表面的有机物，置于环己烷中保存，得到ptsn纳米颗粒分散液。

(03)将0.0496g碳粉置于装有40ml环己烷锥形瓶中超声分散，并将步骤(02)得到的ptsn纳米颗粒分散液逐滴加入到超声分散好的碳粉中，冰浴超声1h，搅拌过夜，抽滤、真空干燥得到ptsn/c催化剂。

(04)将(03)中的ptsn/c催化剂在250℃空气下除有机溶剂和表面活性剂，将样品在400℃氢气的气氛下进行处理。

如图1所示，实施例1所得氢气处理ptsn/c为ptsnniggliite金属间化合物。

如图2所示，实施例1所得氢气处理ptsn/c的纳米颗粒分散均匀。

如图3所示，实施例1所得氢气控制处理合成的ptsnniggliite金属间化合物在酸性电解条件下乙醇电催化峰值电流密度达到0.82ma/cm²。

实施例2

(01)将0.0295g乙酰丙酮铂、17μl乙酰丙酮化锡、0.0345g1,2-十四碳二醇、70μl油酸、70μl油胺、10ml1-十八烯加入到三口烧瓶中，超声分散后，抽真空10min后通5minn2，除干净装置内的三口烧瓶，加热到70℃，抽真空15min后，通5minn2，除净装置内可能存在的低沸点有机杂质。

(02)加热至260℃，并保持30min，得到ptsn纳米颗粒。将产物用乙醇洗，离心两次后，除去ptsn纳米颗粒表面的有机物，置于环己烷中保存，得到ptsn纳米颗粒分散液。

(03)将0.0496g碳粉置于装有40ml环己烷锥形瓶中超声分散，并将步骤(02)得到的ptsn纳米颗粒分散液逐滴加入到超声分散好的碳粉中，冰浴超声1h，搅拌过夜，抽滤、真空干燥得到ptsn/c催化剂。

(04)将(03)中的ptsn/c催化剂在250℃空气下除有机溶剂和表面活性剂，将样品在400℃氮气的气氛下进行处理。

如图4所示，实施例2所得氮气处理ptsn/c为ptsnniggliite金属间化合物。

如图5所示，实施例2所得氮气处理ptsn/c的纳米颗粒分散均匀。

如图6所示，实施例2所得氮气控制处理合成的ptsnniggliite金属间化合物在酸性电解条件下乙醇电催化峰值电流密度达到1.21ma/cm²。

技术特征：

1.一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(01)：将一定量的乙酰丙酮铂、一定量的乙酰丙酮化锡、0.0345g1,2-十四碳二醇、表面活性剂和10ml有机溶剂依次加入到三口烧瓶中，超声分散后，抽真空10min后通5minn2，除干净装置内的三口烧瓶，加热到70℃，抽真空15min后，通5minn2，除净装置内可能存在的低沸点有机杂质；加热至一定温度，并保持一定时间，得到ptsn纳米颗粒；将ptsn纳米颗粒用乙醇洗，离心两次后，置于环己烷中保存，得到ptsn纳米颗粒分散液；

步骤(02)：将一定量的碳粉置于装有40ml环己烷锥形瓶中超声分散，并将步骤(01)得到的ptsn纳米颗粒分散液逐滴加入到超声分散好的碳粉中，冰浴超声1h，搅拌过夜，抽滤、真空干燥得到ptsn/c催化剂；将ptsn/c催化剂在250℃空气下除有机溶剂和表面活性剂，将样品分别在400℃下不同的气氛下进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中有机溶剂为所述有机溶剂为1-十八烯、1-十四烯、二十二烷中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中所述表面活性剂为油酸、油胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中一定乙酰丙酮铂的量选自0.0100g～0.0400g。

5.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中一定乙酰丙酮锡的量选自10-40μl。

6.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中所述一定温度选自240℃～280℃。

7.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中所述一定时间选自20min～80min。

8.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(02)中，一定碳粉的量选自0.0300g～0.1000g。

9.根据权利要求1所述的一种铂锡金属间化合物纳米催化剂的气氛控制制备方法，其特征在于，所述步骤(02)中所述不同的气氛为空气、氮气和氢气。

技术总结
本发明的目的在于提供一种PtSn金属间化合物纳米材料的气氛控制合成方法，具体步骤包括：先采用液相还原法制备PtSn纳米颗粒，在经过载碳处理、真空干燥后，通过不同的气氛处理得到碳负载的PtSn纳米材料。其中，氢气和氮气处理均可得到碲铂矿相态的PtSn金属间化合物。该金属间化合物在酸性电解液下体现出优异的乙醇电氧化催化性能。

技术研发人员：朱威;宋清华;庄仲滨
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2020.11.20
技术公布日：2021.03.12