一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂

本发明涉及一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂。

背景技术：

1、燃料电池因其绿色高效的特点，是解决过度使用化石能源造成环境污染问题的有效发电装置。低成本的液体具有高体积能量密度，且比气体燃料更容易存储和运输。液体分子水合肼中没有碳原子，不会产生二氧化碳和其他温室气体。甲酸渗透性低，可以使用高浓度甲酸来获得高功率密度。醇类来源广泛，很容易从生物质中提取。上述液体分子的氧化涉及多步反应，机理复杂且甲酸和醇类的氧化容易中毒，还受到贵金属催化剂价格昂贵，活性不足的影响，故开发高性能的通用pt基催化剂应用于液体燃料电池是当前的研究重点。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种可见光辅助的模板法，用于合成ptagbite四元纳米片，该种催化剂合成方法绿色简单，形貌为卷曲的片状，厚度约为4.9nm，直径大于700nm。ptagbite四元纳米片作为实际液体燃料电池的阳极，具有优异的催化性能和稳定性。

2、本发明的技术方案是：一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂，所述的催化剂为超薄四元ptagbite纳米片。

3、所述的ptagbite纳米片为不规则的纳米片，厚度约为4.9nm，直径大于700nm。

4、一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂，包括如下步骤：

5、(1)合成bi2te3纳米片，分散在乙醇中；(2)取步骤(1)所得溶液于培养皿中，加入5-15ml乙二醇，室温搅拌10min；(3)在步骤(2)混合溶液中加入四氯铂酸钾和硝酸银，室温搅拌15min放入暗室，用40w的台灯光照1-4小时；(4)将步骤(3)所得产物离心分离后获得超薄四元ptagbite纳米片，并将样品保存在乙醇中。

6、所述的铂盐和银盐总用量为0.01mmol，bi2te3纳米片为0.005mmol，pt:ag:bi:te为9:1:8:10-1:9:8:10(摩尔比)。

7、所述的超薄四元ptagbite纳米片在实际液体燃料电池中的应用。

8、本发明的有益效果：采用可见光辅助法，用bi2te3纳米片作为模板，首次合成大尺寸超薄的合金pt基四元纳米片，厚度约为4.9nm，横向尺寸大于700nm。x射线衍射光谱表明，ptagbite的衍射峰与面心立方的典型峰匹配良好，其晶体构型为面心立方相。ptagbite合金纳米片的水合肼氧化性能优于商业碳载铂，且在甲酸/甲醇/乙醇/乙二醇/丙三醇氧化中的质量活性分别达到7.29/7.97/11.92/16.9/15.35amg-1，均高于同等情况下的商业碳载铂，分别是商业标准的16.95/6.04/7.18/4.57/9.19倍。稳定性测试中，超薄四元ptagbite纳米片活性衰减较慢，而商业碳载铂衰减明显。超薄四元ptagbite纳米片在实际水合肼燃料电池中的功率密度为532.9mw cm-2，是商业碳载铂的1.35倍。超薄四元ptagbite纳米片是一种优于目前文献报道的多功能催化剂。

9、由该方法合成的超薄四元ptagbite纳米片形貌特殊，结构新颖，在实际液体燃料电池中催化性能优异，稳定性良好，具有取代目前商业碳载铂催化剂的可能。

技术特征：

1.一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂，其特征在于：所述的催化剂为超薄四元ptagbite纳米片。

2.根据权利要求1所述的一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂，其特征在于：所述的ptagbite纳米晶体为不规则的纳米片，厚度约为4.9nm，直径大于700nm；其中pt含量在60％-80％，ag含量在5-30％，bi含量在25％以内，te含量在10％-25％。

3.如权利要求1或2所述的一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂，其特征在于：包括如下步骤：(1)合成bi2te3纳米片，存放于乙醇中；(2)取步骤(1)所得溶液于培养皿中，加入5-15ml的乙二醇，室温下搅拌；(3)在步骤(2)混合溶液中加入四氯铂酸钾和硝酸银，室温下搅拌后放入暗室，用台灯光照1-4小时；(4)将步骤(3)所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得ptagbite合金纳米片，并将样品分散保存在乙醇中。

4.根据权利要求1所述的一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂，其特征在于：所述的铂盐和银盐总用量为0.01mmol，bi2te3纳米片为0.005mmol,pt:ag:bi:te摩尔比为9:1:8:10-1:9:8:10。

5.如权利要求书1-4之一所述的超薄四元ptagbite纳米片作为阳极催化剂在实际液体燃料电池的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于液体燃料电池的通用多金属纳米催化剂，首次合成Pt基四元合金纳米片，厚度约为4.9nm，直径大于700nm。通过测试X射线衍射光谱，得到其晶体构型为面心立方。PtAgBiTe合金纳米片的水合肼氧化性能优于商业碳载铂，且在甲酸/甲醇/乙醇/乙二醇/丙三醇氧化中的质量活性分别达到7.29/7.97/11.92/16.9/15.35Amg<supgt;‑1</supgt;,均高于同等情况下的商业碳载铂，分别是商业标准的16.95/6.04/7.18/4.57/9.19倍。稳定性测试中，PtAgBiTe合金纳米片活性衰减较慢，而商业碳载铂衰减明显。

技术研发人员：袁强,赵凤玲
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15