[发明专利]一种Pd/ZnO/C复合纳米催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于纳米催化剂材料制备技术领域，具体涉及一种对乙醇具有高催化活性Pd/ZnO/C复合纳米催化剂及其制备方法

背景技术

目前对燃料电池的研究越来越多，这主要是由于一些小分子化合物比如甲醇、乙醇等物质来源广泛，可以用在燃料电池中直接做燃料。但是甲醇有一定的挥发性和毒性，会对人身产生危害，而乙醇具有高能量密度，可以用于一些电子设备和电动汽车上，关于直接乙醇燃料电池的研究更受关注^[1-5]。Pt是一种对乙醇氧化研究比较多的金属，但是乙醇的完全氧化反应是一个12电子的反应，在纯金属Pt上的反应缓慢而且它对乙醇氧化的最终产物大部分是乙酸，并不是CO₂^[6-7]，在乙醇的氧化过程中，会生成一些类CO的中间产物，会造成Pt催化剂中毒，催化活性会明显下降。

研究表明，在催化剂中加入氧化物会提高对乙醇的氧化能力，抵制CO中毒。Pang^[8]用溶胶-凝胶法制备了SnO₂-CNTs/Pt 催化剂，该催化剂在酸性溶液中对乙醇有很高的催化活性，SnO₂的引入使得催化剂的长时间循环性能更好。Zhang^[9]等合成了具有核壳结构（厚约2nm）的Pt/CNTSnO₂催化剂，在酸性溶液中对乙醇的氧化电流是Pt/C 的1.57倍。B.RuizCamacho^[10]研究发现在加入氧化物SnO₂，TiO₂，ZnO制备Pt/SnO₂/C,Pt/TiO₂/C和Pt/ZnO/C相对于Pt/C都有比较好的电催化性能，但是Pt/ZnO/C的催化稳定性不好。而且Pt本身的昂贵，储量有限，在实际应用中存在一定的局限性。比较而言Pd的价格相对便宜，储量丰富，用Pd代替Pt,可以降低醇类燃料电池阳极催化剂的成本.在碱性溶液中Pd/C相对于Pt/C对乙醇有更好的催化活性，稳定性和抗CO中毒能力^[11]。

鉴于ZnO的催化活性，本发明制备了一种在碱性溶液中对乙醇有较好催化活性和稳定性的新型催化剂Pd/ZnO/C，传统的实验室制备Pt/ZnO/C催化剂所需的设备复杂，且产率低，本发明先合成氧化锌，原材料便宜，操作简单，且产率较高，再负载金属Pd粒径较小且分布均匀，与Pd/C催化剂相比，催化活性有明显提高。由于目前直接乙醇燃料电池研究有限，以及各个实验体系不同等原因，尚无本发明的类似报道。

参考文献

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