專利名稱：由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于燃料電池領(lǐng)域的電催化劑的制備方法，特別是適用于質(zhì)子交換膜燃料電池用電催化劑，具體是一種由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑及其方法，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
低溫燃料電池作為一種新型的能源裝置，具有燃料利用效率高、無污染等多種優(yōu)點(diǎn)，受到人們極大的關(guān)注，已成世界各國競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。在燃料電池中，通常使用的催化劑活性組分主要為貴金屬單質(zhì)或貴金屬合金。但是，貴金屬資源稀缺，價(jià)格昂貴，為了提高貴金屬的利用率，降低貴金屬用量，以達(dá)到降低燃料電池成本，因此人們通常將貴金屬納米粒子沉積在載體上，制備負(fù)載型催化劑。目前普遍采用碳納米材料作為催化劑載體，這是 因?yàn)樘技{米材料在酸性和堿性介質(zhì)中具有較好的穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電性以及較大的比表面積等。碳納米材料的一些性質(zhì)，如比表面積、孔徑分布、形貌、表面官能團(tuán)等，會(huì)影響負(fù)載型貴金屬催化劑的性能。為了提高催化劑的催化性能，需要對(duì)碳納米材料進(jìn)行功能化處理。Wang等(Z Wang et al. , Carbon, 2006，133:44)采用臭氧氧化處理的碳黑作為載體,制得PtRu納米粒子在碳黑表面均勻分布的PtRu/C催化劑,具有較高的催化活性。Huang等(J E Huang et al. , J Electroanal. Chem. , 2005, 93:557)把單壁碳納米管置于溫度130°C，濃度為2. 6 mol/L的硝酸中回流30小時(shí)，得到功能化的單壁碳納米管作為載體，制備出了 Pt/SWCNTs催化劑，得到了較好的催化活性。Kim等(Y T Kim et al. , J. Catal.2006, 394:238)為增強(qiáng)Pt納米粒子與碳黑的結(jié)合力，先將多壁碳納米管氯化，再將氯化過的多壁碳納米管用硫醇處理24小時(shí)，得到了表面功能化的多壁碳納米管，再把Pt納米粒子負(fù)載到多壁碳納米管表面制備Pt/MWCNTs催化劑，這種方法得到的催化劑Pt納米粒子分布均勻，幾乎沒有團(tuán)聚現(xiàn)象，其催化活性明顯的提高。Liu等(Z L Liu et al.，J. ColloidInterface Sci. , 2010 233:351)用聚二烯丙基二甲基氯化銨功能化處理碳納米管,使其表面帶正電，再將帶負(fù)電的草莓狀的中空Pd納米粒子沉積到帶表面帶正電的碳納米管表面，得到高活性的Pd/CNTs催化劑。以上這些制備催化劑的方法存在工藝復(fù)雜，而且操作不易控制以及環(huán)境污染等問題。偶氮染料具有很好的光學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能和溶解性能，且對(duì)環(huán)境無污染。作為一種有機(jī)染料，偶氮染料是一種廣泛應(yīng)用于紡織、印刷、涂料等領(lǐng)域的染料。由于發(fā)現(xiàn)偶氮染料具有良好的光電性能，如光致變色、光存儲(chǔ)以及染料敏化等，偶氮染料作為一種功能性染料在光電子技術(shù)領(lǐng)域也開始有較多的應(yīng)用。偶氮染料可以分為偶氮苯類染料、推-拉型偶氮染料、含雜環(huán)的偶氮染料等。在偶氮化合物中，由于存在推電子基團(tuán)和拉電子基團(tuán)的雙重作用，使偶氮鍵成為一種有效的電子通道。碳載催化劑的催化活性與載體的表面性質(zhì)有很大的關(guān)系，通過對(duì)碳載體表面改性，增強(qiáng)催化劑活性組分與載體的相互作用，可大幅提高碳載催化劑的催化活性。為此，偶氮染料分子通過靜電引力、氫鍵以及化學(xué)鍵與碳載體相互作用，可將偶氮染料分子引入到碳載體中，得到偶氮染料功能化的碳載體，偶氮染料分子可作為電子給體。將金屬納米粒子沉積在偶氮染料功能化的碳載體表面時(shí)，含有未滿d軌道電子的金屬可作為電子受體，這可使氮染料分子與金屬之間產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致金屬納米粒子與碳載體有較強(qiáng)的相互作用，形成無機(jī)/有機(jī)雜化的碳載金屬催化劑。電化學(xué)測(cè)試表明，通過有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料，制備出的碳載金屬催化劑，其電催化活性明顯增強(qiáng)。目前，尚未有使用有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料作為燃料電池催化劑載體的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑及其方法，以獲得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑，由金屬納米粒子與有機(jī)偶氮染料功能化碳載體按質(zhì)量比為I 5 10組、成，通過金屬納米粒子沉積到有機(jī)偶氮染料功能化碳載體上。本發(fā)明的催化劑制備方法是首先制備有機(jī)偶氮染料功能化碳載體，然后再將貴金屬膠體中的金屬納米粒子沉積到有機(jī)偶氮染料功能化碳載體上，得到由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑，具體步驟如下
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為I 6 20 30 6000 12000，分別稱量有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑，向有機(jī)偶氮染料和碳納米材料中加入溶劑，再在超聲下混合O. I O. 5h至混合均勻，然后將混合物置于波長為254 365nm的紫外光下照射2 12h，并同時(shí)以60 300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗漆，最后在40 100°C下真空干燥I 4h,得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為150 300
3.2 6. 4 11. 25 33. 75 O. 006 O. 008，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬鹽或酸溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入貴金屬鹽或酸溶液，再加入二次蒸懼水后搖勻，取20 50mL混合液置于波長為254 365nm的紫外光照射10 50min,得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為I 5 10，將步驟
(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌50 70min后進(jìn)行抽濾，在50 70°C下真空干燥90 120min,即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。所述步驟(I)的溶劑為二次蒸餾水或質(zhì)量濃度為50 95%的乙醇。所述步驟(I)的碳納米材料是納米多孔碳、碳納米管、納米碳纖維、富勒烯或石墨烯。所述碳納米管是碳管管徑為10 IOOnm的單壁碳納米管或多壁碳納米管。所述步驟(I)的有機(jī)偶氮染料是亞甲基藍(lán)、羅丹明B、蘇丹紅I或甲基橙。所述步驟(2)的丙酮、聚乙二醇-400為市購分析純。所述步驟(2)的貴金屬鹽或酸溶液的貴金屬離子含量為O. 01 O. 04wt%。所述步驟(2)的貴金屬鹽或酸溶液為單質(zhì)貴金屬鹽或酸溶液或復(fù)合貴金屬鹽或酸溶液。所述單質(zhì)貴金屬鹽或酸溶液為HAuCl4、H2PtCl6、RuCl3、PdCl2或IrCl3溶液。所述復(fù)合貴金屬鹽或酸溶液為HAuC14、H2PtCl6, RuC13、PdCl2, IrCl3、NiCl2,Co (NO3)3溶液中的任意兩種。量取后可分別加入步驟(2)中的丙酮和聚乙二醇-400中，也可以混合后再加入。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)可使金屬粒子很好的負(fù)載到碳納米材料上，提高催化劑的利用率；
(2)具有金屬粒子的高負(fù)載率，且負(fù)載量可控；
(3)可使金屬粒子分布均勻，且可控制不同尺寸的貴金屬粒子有效負(fù)載；
(4)金屬顆粒通過含氮化學(xué)鍵與碳納米材料相連，增強(qiáng)了金屬納米粒子與碳的相互作用，有利于提高納米粒子的催化活性；
(5)本方法成本低、無毒、工藝簡單、對(duì)設(shè)備要求低；
(6)所得貴金屬納米催化劑具有良好的催化活性和穩(wěn)定性，有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此。實(shí)施例I
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為I: 20 6000，分別稱量亞甲基藍(lán)10mg、IOOnm的多壁碳納米管200mg和二次蒸懼水60g,向亞甲基藍(lán)和多壁碳納米管中加入二次蒸餾水，再在超聲下混合O. Ih至混合均勻，然后將混合物置于波長為254nm的紫外光下照射6h，并同時(shí)以200轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在60°C下真空干燥2h，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為200 3. 2 11.25 O. 006，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 01wt%的HAuCl4溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入HAuCl4溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取50mL混合液置于波長為312nm的紫外光照射18min，得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為I: 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌60min后進(jìn)行抽濾，在60°C下真空干燥lOOmin，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例2
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為2 25 10000，分別稱量羅丹明B、納米多孔碳和質(zhì)量濃度為50%的乙醇，向羅丹明B、納米多孔碳中加入乙醇，再在超聲下混合O. 3h至混合均勻，然后將混合物置于波長為315nm的紫外光下照射12h，并同時(shí)以300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在40°C下真空干燥4h，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為150 5 25
O.007，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 02wt%的H2PtCl6和PdCl2溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入H2PtCl6和PdCl2溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取30mL混合液置于波長為254nm的紫外光照射50min，得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為3 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌50min后進(jìn)行抽濾，在70°C下真空干燥120min，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例3
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為6 30 12000，分別稱量蘇丹紅
I、IOnm的單壁碳納米管和質(zhì)量濃度為75%的乙醇，向蘇丹紅I、IOnm的單壁碳納米管中加入乙醇，再在超聲下混合O. 5h至混合均勻，然后將混合物置于波長為365nm的紫外光下照射 2h，并同時(shí)以60轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在100°C下真空干燥lh，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為300 6. 4 33.75 O. 008，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 04wt%的H2PtCl6溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入H2PtCl6溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取20mL混合液置于波長為365nm的紫外光照射lOmin，得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為5 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌70min后進(jìn)行抽濾，在50°C下真空干燥90min，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例4
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為4 22 12000，分別稱量甲基橙、50nm的多壁碳納米管和質(zhì)量濃度為95%的乙醇，向甲基橙和多壁碳納米管中加入乙醇，再在超聲下混合O. 3h至混合均勻，然后將混合物置于波長為320nm的紫外光下照射12h，并同時(shí)以100轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在80°C下真空干燥3h，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為300 6. 4
II.25 O. 007，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 04wt%的HAuCl4和NiCl2溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入HAuCl4和NiCl2溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取40mL混合液置于波長為365nm的紫外光照射19min，得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為5 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌60min后進(jìn)行抽濾，在60°C下真空干燥llOmin，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例5
(I)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為6 28 12000，分別稱量亞甲基藍(lán)、納米碳纖維和二次蒸餾水，向亞甲基藍(lán)、納米碳纖維中加入二次蒸餾水，再在超聲下混合O. 35h至混合均勻，然后將混合物置于波長為280nm的紫外光下照射2h，并同時(shí)以300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在100°c下真空干燥lh，得到表面功能化的碳載體；(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為300 3. 2 18 O. 008，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 02被％的仙(13溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入貴金屬鹽或酸溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取40mL混合液置于波長為365nm的紫外光照射IOmin,得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為3 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌70min后進(jìn)行抽濾，在50°C下真空干燥90min，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例6
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為I 6 20 30 6000 12000，分別稱量甲基橙、富勒烯和質(zhì)量濃度為95%的乙醇，向甲基橙、富勒烯中加入乙醇，再在超聲下混合O. 5h至混合均勻，然后將混合物置于波長為265nm的紫外光下照射12h，并同時(shí)以300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在100°C下真空干燥4h，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為150 44 33 O. 006，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 04被％的仙(13和IrCl3溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入RuCl3和IrCl3溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取50mL混合液置于波長為365nm的紫外光照射lOmin，得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為4 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌70min后進(jìn)行抽濾，在50°C下真空干燥120min，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例7
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為6 30 12000，分別稱量亞甲基藍(lán)、石墨烯和二次蒸餾水，向亞甲基藍(lán)、石墨烯中加入二次蒸餾水，再在超聲下混合O. 5h至混合均勻，然后將混合物置于波長為365nm的紫外光下照射12h，并同時(shí)以60轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在100°C下真空干燥3h，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為220 5 25
0.008，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 034wt%的PdCl2溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入PdCl2溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取50mL混合液置于波長為365nm的紫外光照射50min,得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為I: 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌70min后進(jìn)行抽濾，在70°C下真空干燥llOmin，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例8
(I)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為6 20 12000，分別稱量蘇丹紅
1、IOOnm的多壁碳納米管和二次蒸餾水，向蘇丹紅I和多壁碳納米管中加入二次蒸餾水，再在超聲下混合O. 5h至混合均勻，然后將混合物置于波長為365nm的紫外光下照射8h，并同時(shí)以300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在80°C下真空干燥4h，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為150 6. 4 33.75 O. 008，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 02wt%的HAuCl4和Co (NO3)3溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入HAuCl4和Co (NO3) 3溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取50mL混合液置于波長為365nm的紫外光照射IOmin,得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為5 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌50min后進(jìn)行抽濾，在70°C下真空干燥120min，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。實(shí)施例9
(1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為I 6 20 30 6000 12000，分別稱量甲基橙、富勒烯和質(zhì)量濃度為95%的乙醇，向甲基橙、富勒烯中加入乙醇，再在超聲下混合O. 5h至混合均勻，然后將混合物置于波長為265nm的紫外光下照射12h，并同時(shí)以300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗滌，最后在100°C下真空干燥4h，得到表面功能化的碳載體；
(2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為150 44 33 O. 006，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子含量為O. 04被％的11"(13溶液；向丙酮(引發(fā)劑)和聚乙二醇-400 (保護(hù)劑)中加入IrCl3溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取50mL混合液置于波長為365nm的紫外光照射IOmin,得到粒徑為4 7nm的金屬膠體；
(3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為4 10，將步驟(2)所 得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌70min后進(jìn)行抽濾，在50°C下真空干燥120min，即制得活性高、穩(wěn)定性好的貴金屬納米催化劑。
權(quán)利要求
1.一種由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑，其特征在于由金屬納米粒子與有機(jī)偶氮染料功能化碳載體按質(zhì)量比為I 5 10組成，通過金屬納米粒子沉積到有機(jī)偶氮染料功能化碳載體上。
2.—種權(quán)利要求I所述由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于經(jīng)過下列各步驟 (1)按有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑的質(zhì)量比為I 6 20 30 6000 12000，分別稱量有機(jī)偶氮染料、碳納米材料和溶劑，向有機(jī)偶氮染料和碳納米材料中加入溶劑，再在超聲下混合0. I 0. 5h至混合均勻，然后將混合物置于波長為254 365nm的紫外光下照射2 12h，并同時(shí)以60 300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度進(jìn)行攪拌，再進(jìn)行抽濾、用二次蒸餾水洗漆，最后在40 100°C下真空干燥I 4h,得到表面功能化的碳載體； (2)按二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬離子的質(zhì)量之比為150 3003. 2 6. 4 11. 25 33. 75 0. 006 0. 008，分別量取二次蒸餾水、丙酮、聚乙二醇-400和貴金屬鹽或酸溶液；向丙酮和聚乙二醇-400中加入貴金屬鹽或酸溶液，再加入二次蒸餾水后搖勻，取20 50mL混合液置于波長為254 365nm的紫外光照射10 50min，得到粒徑為4 7nm的金屬膠體； (3)按金屬膠體中的金屬離子與表面功能化的碳載體的質(zhì)量比為I 5 10，將步驟(2)所得金屬膠體加入步驟(I)所得表面功能化的碳載體中，攪拌50 70min后進(jìn)行抽濾，在50 70°C下真空干燥90 120min,即制得貴金屬納米催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述步驟(I)的溶劑為二次蒸餾水或質(zhì)量濃度為50 95%的乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述步驟(I)的碳納米材料是納米多孔碳、碳納米管、納米碳纖維、富勒烯或石墨烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述碳納米管是碳管管徑為10 IOOnm的單壁碳納米管或多壁碳納米管。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述步驟(I)的有機(jī)偶氮染料是亞甲基藍(lán)、羅丹明B、蘇丹紅I或甲基橙。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述步驟(2)的貴金屬鹽或酸溶液的貴金屬離子含量為0. 01 0.04wt%o
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述步驟(2)的貴金屬鹽或酸溶液為單質(zhì)貴金屬鹽或酸溶液或復(fù)合貴金屬鹽或酸溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述單質(zhì)貴金屬鹽或酸溶液為HAuC14、H2PtCl6, RuC13、PdCl2或IrCl3溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備貴金屬納米催化劑的方法，其特征在于所述復(fù)合貴金屬鹽或酸溶液為HAuC14、H2PtCl6, RuC13、PdCl2, IrCl3、NiCl2, Co (NO3) 3溶液中的任意兩種?！?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種由有機(jī)偶氮染料功能化碳納米材料制備的貴金屬納米催化劑及其方法，由金屬納米粒子與有機(jī)偶氮染料功能化碳載體按質(zhì)量比為1～5︰10組成，通過金屬納米粒子沉積到有機(jī)偶氮染料功能化碳載體上。首先制備有機(jī)偶氮染料功能化碳載體，然后再將貴金屬膠體中的金屬納米粒子沉積到有機(jī)偶氮染料功能化碳載體上。本發(fā)明可提高催化劑的利用率；具有金屬粒子的高負(fù)載率，且負(fù)載量可控；可控制不同尺寸的貴金屬粒子有效負(fù)載；金屬顆粒通過含氮化學(xué)鍵與碳納米材料相連，增強(qiáng)了金屬納米粒子與碳的相互作用，有利于提高納米粒子的催化活性；本方法成本低、無毒、工藝簡單、對(duì)設(shè)備要求低；所得貴金屬納米催化劑具有良好的催化活性和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01M4/92GK102698807SQ201210224910
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者徐明麗, 楊喜昆, 楊國濤, 江克柱, 肖海峰 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)