Метод за електрохимично производство на pt-nio катализатор
Изобретението се отнася до метод за получаване на катализатор. Описан е метод за електрохимично производство на Pt-NiO/C катализатор, включително приготвяне на разтвор на хидроксид на един от алкалните метали, към получения разтвор при разбъркване се добавя въглеродна подложка, при което се получава суспензия при който се извършва електрохимичният процес, утайката се филтрира, измива и изсушава, а електрохимичният процес за получаване на катализатора Pt-NiO/C се извършва на два етапа, на първия етап, процесът на електрохимично производство на никелов оксид се извършва, което се извършва с помощта на два никелови електрода под действието на асиметричен променлив импулсен ток с честота 50 Hz с различно съотношение на плътността на тока на анодния и катодния полупериоди, в разтвори на алкални хидроксидни метали с концентрация от 0,1-17 mol/l, докато температурата на суспензията е 60-90 ° C, тогава никеловите електроди се сменят на платинени, на втория етап в суспензията, получена на първия етап, процесът на електрохимичен се извършва производство на платинени наночастици, което се извършва с помощта на два платинени електрода под действието на симетричен променлив импулсен ток с честота 50 Hz, суспензията се термостатира при 45-55 ° C и катализаторът се суши при температура от 90 ° C. ЕФЕКТ: намалена консумация на енергия и продължителност на метода за приготвяне на катализатор.
Изобретението се отнася до областта на каталитичната химия, а именно до производството на катализатори с наноразмерни частици платина с оксиди на кислород-адсорбиращи метали върху въглероден носител, използвани в химически източници на енергия, по-специално в алкохолни горивни клетки (FC) с твърд полимерен електролит.
Най-обещаващо е използването на наночастици от платина, отложени върху оксиди на такива метали, адсорбиращи кислорода, предварително нанесени върху въглероден субстрат. Металните оксиди имат и оксофилна природа, поради което те са в състояние да отстраняват адсорбираните междинни реакции от повърхността на платината, което води до подобряване на каталитичната активност при окисляването на алкохолите.
Недостатъкът на този метод е продължителността на технологичния процес (около 28 часа), използването на концентрирани киселини и основи, консумацията на енергия, свързана с необходимостта от продължителна топлинна обработка, в температурния диапазон 150-250 ° C и разбъркване, технология за въвеждане на предшественика в суспензията, при която размерът и равномерността на разпределението на частиците Pt на повърхността на носителя се определят от скоростта на въвеждане на предшественика, както и замърсяването на получения продукт с чужди йони.
Известен метод за получаване (Amin RS, Abdel Hameed RM, El-Khatib KM, Elsayed Youssef M., Elzatahry AA Pt-NiO/C анодни електрокатализатори за директни метанолови горивни клетки // Electrochimica Acta, No. 59, 2012, P. 499-5 08) катализатор, който е композитен материал Pt-NiO/C. Методът за получаване на катализатор, състоящ се от наночастици платина, преходен метален оксид (например Ni) и въглеродна подложка, включва отлагането на никелов оксид върху въглеродна подложка Vulcan XC-72 от разтвор на Ni (NO 3) 2 6Н2О, добавяне на капки към получената суспензия 1М NaOH и разбъркване в продължение на 3 часа. Получената суспензия се филтрира, промива се 6 пъти с бидистилирана вода и се суши при 80 ° С в продължение на 6 часа. След това прахът се отгрява в муфелна пещ в кислородна атмосфера при температура 400 ° С в продължение на 3 часа, което води до образуването на NiO/C, който се използва като субстрат за наночастици от платина. Водата и предшественикът H2PtCl 6 6H2O се добавят към NiO/C прах, обработката с ултразвук се извършва в продължение на един час при температура 70 ° C, през която се добавя 1M NaOH на капки до рН = 11. След това редукцията на платинени наночастици се извършва по два начина. Първият метод е, че разтворът на NaBH4 постепенно се въвежда в суспензията при постоянно разбъркване в продължение на 3 часа. Вторият начин е да се възстанови платината в микровълнова фурна (50 MHz, 1400 W). Окачването се загрява 15 пъти за 20 секунди с паузи за 10 секунди. В резултат се получава суспензия на Pt-NiO/C катализатора, която се филтрира, промива 6 пъти с бидистилирана вода и се суши при 80 ° С в продължение на 6 часа.
Недостатъкът на този метод е многоетапността и продължителността на технологичния процес, високата консумация на енергия, свързана с многократна продължителна топлинна обработка в температурния диапазон до 400 ° C, използването на микровълнова радиация и необходимостта от използване на концентрирани алкални разтвори.
Известен метод за производство на катализатор с наноразмерни частици платина върху носител (RF патент № 2424850, публикуван 2011), избран за прототип. Методът се състои в това, че въглероден носител (например Vulkan XC-72) се въвежда в разтвор на алкален метален хидроксид при разбъркване, след което два идентични електрода от платинено фолио се потапят в разтвора успоредно един на друг на разстояние от 1 см. Към електродите се подава променлив ток с честота 50 Hz, чиято средна стойност за единица площ на повърхността на електрода е 0,3-1,5 A/cm 2. Получената каталитична суспензия се филтрира, измива с дестилирана вода, суши се при 80 ° С за 1 час.