腐蝕液為濃度1.5111 〇1/1的冊酸，脫合金化的電壓為-1〇1^，所獲納米多孔 Fe-Pt合金主要由fcc-FePt相構成，孔徑大小與孔壁厚度分別為8nm和14nm左右。第三步的 磁性和催化性能測試所獲數據為:M s為21.6emu/g，在0.867V處的Jf為0.486A/cm2，在0.510V 處的Jb為〇.261A/cm2，Jf/Jb為1.862。具體數據列于附表中。
[0055] 實施例9:前驅體合金成分Fe7QPt1QB15P5
[0056]前驅體合金和納米多孔合金的制備及磁性能和催化性能測試同實施例1。其中第 一步獲得前驅體合金條帶寬度約為1~2mm，厚度在20μπι左右，具有非晶+fcc-FePt納米晶結 構。第二步2.2中所涉脫合金化的電壓為-200mV，所獲納米多孔Fe-Pt合金主要由fcc-FePt 相構成，孔徑大小與孔壁厚度分別為6nm和10nm左右。第三步的磁性和催化性能測試所獲數 據為:Ms為44 · 2emu/g，在0 · 976V處的Jf為0 · 669A/cm2，在0 · 532V處的Jb為0 · 273A/cm2，Jf/Jb 為2.451。具體數據列于附表中。
[0057] 實施例10:前驅體合金成分Fe6QPt2〇B20
[0058]前驅體合金和納米多孔合金的制備及磁性能和催化性能測試同實施例1。其中第 一步獲得的前驅體合金條帶寬度約為1~2mm，厚度在20μπι左右，具有非晶+fCC-FePt納米晶 結構。第二步2.2中所涉脫合金化的電壓為-90mV，所獲納米多孔Fe-Pt合金主要由fcc-FePt 相構成，孔徑大小與孔壁厚度分別為8nm和18nm左右。第三步的磁性和催化性能測試所獲數 據為:Ms為39 · 9emu/g，在0 · 949V處的Jf為0 · 549A/cm2，在0 · 479V處的Jb為0 · 144A/cm2，Jf/Jb 為3.813。具體數據列于附表中。
[0059]實施例11:前驅體合金成分為Fe6QPt1()B3()的退火條帶
[0060]利用實施例1中第一步獲得的非晶合金條帶，經823K退火900s后獲得具有Llo- FePt和Fe2B相結構的合金作為脫合金化的前驅體合金，納米多孔合金的制備同實施例1中 第二步。納米多孔合金的制備同實施例1中第二步。其中第二步2.2中所涉脫合金化的電壓 為-190mV，所獲納米多孔Fe-Pt合金由單一Llo-FePt相構成，孔徑大小與孔壁厚度分別為 15nm和14nm左右。第三步的磁性和催化性能測試所獲數據為:M s為52 · 6emu/g，在1 · 273V處 的 Jf 為 1 · 546A/cm2，在0 · 479V 處的 Jb為0 · 707A/cm2，Jf/Jb為2 · 127。
[00611實施例12:前驅體合金成分為Fe6QPt15B25的退火條帶
[0062]利用實施例6中第一步獲得的非晶合金條帶，經843K退火900s后獲得具有Llo-FePt和Fe2B相結構的合金作為脫合金化的前驅體合金，納米多孔合金的制備同實施例1中 第二步。其中第二步2.2中所涉脫合金化的電壓為-140mV，所獲納米多孔Fe-Pt合金由單一 Llo-FePt相構成，孔徑大小與孔壁厚度分別為18nm和22nm左右。第三步的磁性和催化性能 測試所獲數據為：Ms為50.9emu/g，在1.067V處的J f為0.993A/cm2，在0.519V處的Jb為 0.345A/cm 2，Jf/JbS2.878。
[0063] 附表中以比較例的形式列出了尺寸為9.2mm X 5.8mm X 0.25mm的鉬片（純度 99 · 9 5wt · % )在（0 · 5mo 1 /L H2S〇4+1 · Omo 1 /L CH30H)混合溶液中的電氧化催化性能。在 0.660￥處甲醇正掃氧化峰電流密度(心)為0.00144/〇112，在0.431￥處的反掃氧化峰電流密度 (J b)為0.0009A/cm2,正掃氧化峰電流密度與反掃氧化峰電流密度的比值(Jf/J b)為1.556。 對比數據可知，通過本發(fā)明中所陳述的方法制備的Fe-Pt納米多孔合金在酸性甲醇溶液中 顯示出遠優(yōu)于鉑片的電氧化催化性能。
[0064]附表:本發(fā)明公開的納米多孔Fe-Pt合金的前驅體成分、磁性能及其在(0.5mol/L H2S〇4+l · 0m〇l/L CH30H)混合溶液中的電氧化催化性能。其中Ef，Jf，Eb，J b和Jf/Jb分別為正向 氧化峰電位，正向氧化峰電流密度，反向氧化峰電位，反向氧化峰電流密度和正掃氧化峰電 流密度與反掃氧化峰電流密度的比值。M s為飽和磁化強度。
[0065]
【主權項】
1. 一種具有電氧化催化性能的磁性納米多孔Fe-pt合金的制備方法，其特征在于:采用 具有非晶或非晶+納米晶結構的Fe-Pt_(B，Si)系合金條帶作為前驅體合金，在室溫酸性環(huán) 境下，以前驅體合金作為工作電極，通過電化學脫合金化制備具有電氧化催化性能的磁性 納米多孔Fe-Pt合金;具體包括以下步驟： 第一步，制備Fe-Pt-(B，Si)系前驅體合金條帶： 1.1選取純度高于99.5wt. % (質量百分比）的Fe、Pt、Pd、B、Si、鐵磷合金原料按合金組 分FeaC〇bPtcPddBeSifPg進行稱重配料，其中a、b、c、d、e、f和g分別表示對應元素的原子百分 比，?茜&40 仝 a仝 75,0 仝 20,40 仝a+b 仝 75,5 仝 c 仝 20,0 仝 cK 5,5 仝 c+cK 20,0 仝 e 仝 30,0 <f<30,0<g<5,20< e+f+g < 30，且 a+b+c+d+e+f+g = 100; 1.2在惰性氣體保護下利用非自耗電弧爐或高頻感應爐將稱量好的合金原料熔煉為成 分均勻的母合金錠； 1.3在惰性氣體保護下利用單輥甩帶設備，在銅輥表面線速度為35~50m/s的條件下將 1.2中得到的母合金錠制成寬度為1~2mm，厚度為10~40μπι的具有非晶或非晶+納米晶結構 的Fe-Pt-(B，Si)系合金條帶； 第二步，制備納米多孔Fe-Pt合金： 2.1將第一步得到的Fe-Pt-(B，Si)系合金條帶作為工作電極，以Ag/AgCl電極作為參比 電極，以Pt電極作為對電極，在濃度為0.01~1.5mol/L的硫酸、鹽酸、硝酸或氫氟酸等酸性 溶液中，通過電化學工作站以-200~-10mV的電位對前驅體合金條帶進行恒電位腐蝕脫合 金化處理，腐蝕掉合金中的Fe、B和/或Si元素； 2.2將脫合金化的合金樣品用去離子水清洗干凈，隨后放置在真空干燥罐中干燥處理， 最終獲得主要由fcc-FePt相構成，孔徑大小為3~18nm、孔壁厚度為5~22nm的納米多孔Fe-Pt合金。2. 根據權利要求1所述的一種具有電氧化催化性能的磁性納米多孔Fe-Pt合金的制備 方法，其特征在于:所述的具有納米晶結構的Fe-Pt_(B，Si)系前驅體合金條帶或通過Fe-Pt-(B，Si)系非晶合金熱處理的方式獲得;熱處理條件在550~570°C內等溫退火900秒。
【專利摘要】一種具有電氧化催化性能的磁性納米多孔Fe-Pt合金的制備方法，屬于新材料技術領域。采用電弧爐或感應熔煉爐制備Fe-Pt-(B,Si)系合金母合金錠、單輥甩帶法制備具有非晶或非晶/納米晶結構的前驅體合金條帶；以前驅體合金為工作電極，在室溫酸性環(huán)境下利用脫合金化工藝選擇性腐蝕掉合金中的Fe、B和/或Si等元素，獲得孔徑大小和孔壁厚度分別在3～18nm和5～22nm范圍內的納米多孔Fe-Pt合金。該方法工藝簡單、流程短、高效節(jié)能。獲得的磁性Fe-Pt納米多孔合金孔徑均勻可控，在酸性溶液中對甲醇等物質中的電氧化反應具有良好的催化活性和抗CO中毒能力，易回收，作為酸性甲醇等燃料電池中陽極反應催化劑。
【IPC分類】B82Y40/00, C25F3/14, C22C3/00, C25C5/02, C22C1/08, C22C5/04
【公開號】CN105648478
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張偉, 歐淑麗, 馬殿國, 李艷輝, 王英敏
【申請人】大連理工大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月13日