本發(fā)明屬于催化和能源工業(yè)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球能源危機(jī)的加劇，新的能源引起社會的廣泛關(guān)注。直接醇類燃料電池（DMFCs/DEFCs）是一種可以將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有工作溫度低、能量密度高以及環(huán)境友好等優(yōu)點。在燃料電池方面，鉑催化劑的催化效率較高，但是貴金屬鉑的資源匱乏，導(dǎo)致其價格昂貴，增加了燃料電池的成本。因此，鈀被認(rèn)為是低鉑乃至無鉑催化劑的關(guān)鍵材料。
然而，傳統(tǒng)的碳材料載體因其耐腐蝕性較差，導(dǎo)致在作為催化劑載體過程中其上負(fù)載的催化劑活性物質(zhì)易脫落，影響其催化性能。近年來，大量研究人員對非碳載體材料如氧化物、高穩(wěn)定性金屬和稀土材料等進(jìn)行了研究。其中，鈦具有較高的導(dǎo)電性和耐腐蝕，可望成為燃料電池的新型載體材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑的制備方法，其可使制得的Pd顆粒粒徑均勻，并使其均勻分散在載體上，從而顯著提高所得催化劑的催化活性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑的制備方法，其是將鈀鹽在超聲攪拌下溶解于有機(jī)溶劑中，得到溶液A；將油酸或油酸鹽超聲溶解于有機(jī)溶劑中，得到溶液B；將溶液A逐滴加入溶液B中，攪拌混合1h~4h，得到膠狀溶液C；將膠狀溶液C均勻涂覆于刻蝕后的鈦板上，干燥得到物質(zhì)D；將物質(zhì)D轉(zhuǎn)移到管式爐內(nèi)，在氣體保護(hù)下升溫至180~350℃后保溫處理0.5h~2h，得到鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑；其具體操作步驟如下：
（1）將鈦板在沸騰的20wt%~60wt%的草酸溶液中刻蝕1-2小時，洗滌干燥后，得到刻蝕后的鈦板；
（2）按質(zhì)量體積比1:10將鈀鹽超聲混合在有機(jī)溶劑溶液中，得到溶液A；按質(zhì)量體積比1:10將油酸或油酸鹽超聲溶解在有機(jī)溶劑中，得到溶液B；
（3）攪拌溶液B，并將溶液A逐滴加入到溶液B當(dāng)中，然后攪拌混合1h~4h，得到膠狀溶液C；
（4）將膠狀溶液C均勻涂在刻蝕后的鈦板上，放入干燥箱內(nèi)，60℃下干燥2h，得到物質(zhì)D；
（5）將物質(zhì)D放入剛玉陶瓷舟內(nèi)，轉(zhuǎn)移到管式爐內(nèi)，通入保護(hù)氣體，然后在室溫下以2℃/min的速率升溫到180℃~350℃，保溫處理0.5h~2h，冷卻后得到鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑。
所述鈀鹽為二氯化鈀、四氯鈀酸鈉和醋酸鈀中的一種或者幾種。
所述油酸鹽為油酸鉀、油酸鈣和油酸鈉中的一種或者幾種。
所述有機(jī)溶劑為無水乙醇或乙二醇。
所用保護(hù)氣體為氬氣、氫氣、氮氣中的一種或者幾種。
所用鈀鹽與油酸鹽的摩爾比為1:1~1:10。
膠狀溶液C在鈦板上的涂覆量為1~10g/m2。
所得催化劑中鈀顆粒的平均粒徑小于10nm。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于：
與傳統(tǒng)熱分解方法相比，本發(fā)明方法不僅可顯著降低熱分解溫度，使獲得的Pd顆粒尺寸均勻，平均粒徑小于10nm，并可使Pd顆粒在鈦板上均勻分散，而高度分散的納米催化劑對乙醇及甲醇等醇類燃料具有較高的催化活性。同時，鈦基材的高耐蝕性也能夠增強(qiáng)催化劑在運行環(huán)境下的穩(wěn)定性。
本發(fā)明原料易得，操作方法簡便，可達(dá)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求。
附圖說明
圖1是本發(fā)明制備的鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑的SEM圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
實施例1
（1）將鈦板在沸騰的20wt%的草酸溶液中刻蝕1小時，用酒精洗滌干燥后，得到刻蝕后的鈦板；
（2）將醋酸鈀超聲溶解在無水乙醇中，得到濃度為1g/10mL的溶液A；將油酸超聲溶解在無水乙醇中，得到濃度為1g/10mL的溶液B；
（3）攪拌溶液B，并將溶液A逐滴加入到溶液B當(dāng)中，然后攪拌混合1h，得到膠狀溶液C；其中油酸與醋酸鈀的摩爾比為1:1；
（4）按涂覆量1g/m2將膠狀溶液C均勻涂在刻蝕后的鈦板上，放入干燥箱內(nèi)，60℃下干燥2h，得到物質(zhì)D；
（5）將物質(zhì)D放入剛玉陶瓷舟內(nèi)，轉(zhuǎn)移到管式爐內(nèi)，通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，然后在室溫下以2℃/min的速率升溫到180℃，保溫處理0.5h，冷卻后得到鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑。所得催化劑對乙醇催化的比活性為12 mA·cm-2，連續(xù)運行12小時（65℃，0.65V）的衰減率僅為20%。
圖1是所得催化劑的SEM圖。由圖可知，Pd納米顆粒分散均勻，其平均粒徑在10nm左右。
實施例2
（1）將鈦板在沸騰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60wt%的草酸溶液中刻蝕2小時，用酒精洗滌干燥后，得到刻蝕后的鈦板；
（2）將二氯化鈀超聲溶解在無水乙醇中，得到濃度為1g/10mL的溶液A；將油酸鉀超聲溶解在乙二醇中，得到濃度為1g/10mL的溶液B；
（3）攪拌溶液B，并將溶液A逐滴加入到溶液B當(dāng)中，然后攪拌混合4h，得到膠狀溶液C；其中油酸鉀與二氯化鈀的摩爾比為10:1；
（4）按涂覆量10g/m2將膠狀溶液C均勻涂在刻蝕后的鈦板上，放入干燥箱內(nèi)，60℃下干燥2h，得到物質(zhì)D；
（5）將物質(zhì)D放入剛玉陶瓷舟內(nèi)，轉(zhuǎn)移到管式爐內(nèi)，通入氮氣進(jìn)行保護(hù)，然后在室溫下以2℃/min的速率升溫到350℃，保溫處理2h，冷卻后得到鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑。所得催化劑對乙醇催化的比活性為8 mA·cm-2，連續(xù)運行12小時（65℃，0.65V）的衰減率僅為12%。
實施例3
（1）將鈦板在沸騰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40wt%的草酸溶液中刻蝕1小時，洗滌干燥后，得到刻蝕后的鈦板；
（2）將四氯鈀酸鈉超聲溶解在乙二醇中，得到濃度為1g/10mL的溶液A；將油酸鈉超聲溶解在乙二醇中，得到濃度為1g/10mL的溶液B；
（3）攪拌溶液B，并將溶液A逐滴加入到溶液B當(dāng)中，然后攪拌混合2h，得到膠狀溶液C；其中油酸鈉與四氯鈀酸鈉的摩爾比為5:1；
（4）按涂覆量5g/m2將膠狀溶液C均勻涂在刻蝕后的鈦板上，放入干燥箱內(nèi)，60℃下干燥2h，得到物質(zhì)D；
（5）將物質(zhì)D放入剛玉陶瓷舟內(nèi)，轉(zhuǎn)移到管式爐內(nèi)，通入氮氣進(jìn)行保護(hù)，然后在室溫下以2℃/min的速率升溫到200℃，保溫處理1h，冷卻后得到鈦板負(fù)載的鈀納米催化劑。所得催化劑對乙醇催化的比活性為10 mA·cm-2，連續(xù)運行12小時（65℃，0.65V）的衰減率僅為16%。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。