本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)納米材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、負(fù)載型鉑基催化劑在燃料電池、原油的重整與異構(gòu)、含氮/碳氧化物的去除、天然產(chǎn)物及藥物中間體的合成等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳材料具有高導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，被廣泛用于催化劑載體。負(fù)載型鉑基催化劑的催化性能與貴金屬的尺寸及組分密切相關(guān)，小粒徑特別是單原子的鉑基催化劑顯示出較高的催化性能。負(fù)載型鉑基催化劑的制備方法有液相合成法或高溫還原法。其中液相合成法，需要添加大量表面活性劑防止合成過(guò)程中鉑基催化劑的團(tuán)聚，然而殘留在催化劑表面的表面活性劑降低了其催化活性。高溫還原法由于在較高的溫度下會(huì)導(dǎo)致納米顆粒的團(tuán)聚和奧斯瓦爾德熟化，從而導(dǎo)致合成的貴金屬尺寸較大、分布較寬，降低了催化劑的活性和選擇性。因此，目前制備小尺寸、高負(fù)載量、表面潔凈的催化劑仍然是行業(yè)的難題。射頻電容耦合等離子體由于電子溫度高，離子溫度低，因此廣泛應(yīng)用于鉑基負(fù)載型催化劑的合成。然而由于鐵、鈷、鎳過(guò)渡金屬離子化學(xué)電勢(shì)較高，常規(guī)的射頻電感耦合等離子體由于電子能量低，無(wú)法還原過(guò)渡金屬，因此無(wú)法在常溫下制備鉑基-過(guò)渡金屬合金納米顆粒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決背景技術(shù)中提出的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明基于射頻電容耦合等離子體技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)放電腔體中基片臺(tái)上的偏壓，對(duì)到達(dá)催化劑表面的電子能量進(jìn)行調(diào)控，從而在室溫下還原過(guò)渡金屬離子，形成鉑基-過(guò)渡金屬納米團(tuán)簇。該制備方法無(wú)需高溫高壓過(guò)程，避免了納米顆粒的團(tuán)聚和表面的污染。

2、一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，如下所述：

3、步驟1、金屬離子負(fù)載異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳：將含鉑離子和過(guò)渡金屬離子(鐵、鈷、鎳)的前驅(qū)體、異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳均勻分散在水中，調(diào)節(jié)溶液ph值，超聲分散后冷凍干燥，得到金屬離子負(fù)載的異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳。

4、步驟2、等離子體還原前驅(qū)體：將該前驅(qū)體置于射頻電容耦合放電石英腔的基片臺(tái)上，通入放電氣體并施加100~1000?v的脈沖正偏壓對(duì)其進(jìn)行等離子體處理，最終得到非晶態(tài)鉑基-過(guò)渡金屬合金團(tuán)簇負(fù)載于異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳，即鉑基負(fù)載型催化劑。

5、在上述技術(shù)方案中，在步驟1中，所述鉑離子為氯鉑酸、氯鉑酸鉀、醋酸鉑中的一種或幾種，過(guò)渡金屬離子為鐵、鈷、鎳元素的氯化物或者醋酸化合物中的一種或幾種的混合物。

6、在上述技術(shù)方案中，在步驟1中，所述ph值為8~10，所述調(diào)節(jié)ph值的試劑為氨水或者氫氧化鈉。

7、在上述技術(shù)方案中，在步驟2中，所述放電氣體為氬氣、氫氣、氮?dú)饣虬睔庵械囊环N或者幾種。

8、在上述技術(shù)方案中，在步驟2中，所述電源的射頻頻率為13.56?mhz，放電功率為80~500?w，放電時(shí)間為5?min~180?min，氣體流量為1~?100?sccm，氣壓為1~100?pa，外加脈沖正偏壓的電壓為100~1000v。

9、在上述技術(shù)方案中，在步驟2中，所述鉑基合金團(tuán)簇為鉑基-過(guò)渡金屬合金團(tuán)簇，其化學(xué)組成為鉑、鎳、鈷、鐵合金中的二元或三元合金團(tuán)簇，其平均粒徑為0.5～2?nm。

10、有益效果：

11、本發(fā)明公開(kāi)了一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，本發(fā)明使用外加電源對(duì)等離子體腔體中的基片臺(tái)施加正向脈沖電壓，對(duì)電離的電子進(jìn)行加速，在相同的氣壓下，基片臺(tái)施加的脈沖電壓不同，等離子體腔體中電子的能量不同，偏壓為300?v時(shí)，電子能量分布為10~20?ev;?偏壓為1000?v時(shí)，電子能量20~50?ev，本方法能夠在室溫下還原過(guò)渡金屬離子，制備比例可調(diào)的鉑基-過(guò)渡金屬合金團(tuán)簇。

技術(shù)特征：

1.一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟1中，所述鉑離子為氯鉑酸、氯鉑酸鉀、醋酸鉑中的一種或幾種，過(guò)渡金屬離子為鐵、鈷、鎳元素的氯化物或者醋酸化合物中的一種或幾種的混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟1中，所述ph值為8~10，所述ph值的調(diào)節(jié)方法為使用氨水或者氫氧化鈉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟2中，所述放電氣體為氬氣、氫氣、氮?dú)饣虬睔庵械囊环N或者幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟2中，所述電源的射頻頻率為13.56?mhz，放電功率為80~500?w，放電時(shí)間為5?min~180?min，氣體流量為1~?100?sccm，氣壓為1~100?pa，外加脈沖正偏壓的電壓為100~1000?v。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟2中，所述鉑基合金團(tuán)簇為鉑基-過(guò)渡金屬合金團(tuán)簇，其化學(xué)組成為鉑、鎳、鈷、鐵合金中的二元或三元合金團(tuán)簇，其平均粒徑為0.5～2?nm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種鉑基負(fù)載型催化劑的制備方法，屬于無(wú)機(jī)納米材料制備領(lǐng)域，包括以下步驟：（1）金屬離子的負(fù)載：將含鉑離子和過(guò)渡金屬離子的前驅(qū)體、異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳均勻分散在水中，調(diào)節(jié)溶液pH值，超聲分散后冷凍干燥，得到金屬離子負(fù)載的異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳。（2）金屬離子的等離子體還原：將上述步驟得到的前驅(qū)體置于射頻電容耦合放電石英腔的基片臺(tái)上，通入氣體對(duì)其進(jìn)行等離子體放電處理，并對(duì)基片臺(tái)施加100~1000V的脈沖正偏壓，最終得到非晶態(tài)鉑基?過(guò)渡金屬合金團(tuán)簇負(fù)載于異質(zhì)原子摻雜洋蔥碳。本方法可以在室溫下還原過(guò)渡金屬離子和鉑離子，形成鉑基?過(guò)渡金屬納米團(tuán)簇。該制備方法無(wú)需高溫高壓過(guò)程，避免了納米顆粒的團(tuán)聚。

技術(shù)研發(fā)人員：孫紅梅,倪國(guó)華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2