钯钌合金催化剂制备流程
据京都大学介绍,钯钌合金的化学特性与元素周期表中位于二者之间的铑(Rh)接近,可作为铑的替代品使用。
科学家北川称,钯和钌原本“是最合不来一对儿”,即便在高温液体状态下,也无法实现原子水平的混合。对此,京都大学采用了“Bottom-Up法”,通过还原含有金属离子的溶液来制作纳米级合金粒子。
此次使用由氯亚钯酸钾[K2(PdCl4)]和氯化钌(RuCl3)混合而成的水溶液,以及作为还原剂发挥作用的三乙二醇(C6H14O4),制成了钯钌合金。为了让合金粒子保持在纳米尺寸,还在还原剂中添加了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。为了使水溶液中的金属离子被高效还原,制造合金时向还原剂喷洒了上述水溶液。
在作为还元剂发挥作用的三乙二醇中混合PVP,向得到的溶液喷洒含有钌离子和钯离子的溶液,以生成钌原子和钯原子。这些原子聚在一起形成原子簇,原子簇集合起来形成钯钌合金的纳米粒子。添加PVP的目的是控制粒径。
京都大学曾于2010年运用Bottom Up法制造出了特性类似于钯的铑银合金。北川表示,尽管“这是一项卓越的科学成果”,但因铑的价格昂贵,合金成本超过了钯,因此“很难实现工业化”。虽未透露详情,但北川表示,此次制造钯钌合金时运用了当时积累的技术经验。