[發明專利]一種Pt-Mn合金納米粒子及其膠體分散體系的制備方法

無效

• 申請號: 200910067967.0
• 申請日: 2009-02-27
• 公開（公告）號: CN101486103A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 梁新義;任新
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F9/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司
• 代理人: 肖莉麗

技術領域

本發明屬于納米技術領域，更具體的說是涉及一種Pt-Mn合金納米粒子及其膠體分散體系的制備方法。

背景技術

貴金屬-過渡元素合金納米粒子在低溫燃料電池、納米生物傳感器、磁性記憶材料等領域表現出優異的性能和廣泛的應用。

由于Pt與過渡元素的氧化-還原電位相差較大，其離子難于同時被還原。目前制備PtM(M為過渡元素)合金納米粒子的制備方法一般要經過500℃以上的高溫煅燒。例如：Venkataraman(J.Electrochem.Soc.，2003，150：A278-284)等金屬無機鹽為前體，在水溶液中以C2N2還原，產品經600℃氫氣氛下煅燒1小時制得Pt-Ag-Ru、Pt-Au-Ru、Pt-Rh-Ru和Pt-Ru-W2C納米合金；Kim等(Electrochimi.Acta，2000，45：4211-4217)分別以Cr(NO)₃、MnCl₂和CoCl₂的水溶液浸漬到Pt/C上，在700-1000℃高溫下氫氣還原制備了PtCr/C、PtMn/C和PtCo/C納米合金催化劑等。高溫煅燒容易造成一次粒子團聚、顆粒尺寸和形貌難以控制、顆粒比表面減小和活性降低等問題。而尺寸不均勻的納米粒子不能表現出納米系統的優異性能。

東京大學的Lu等(Langmuir?2002，18，3226-3232)使用電沉積法，以TEM用銅網為工作電極，以HAuCl4和過渡金屬硫酸鹽水溶液為電介質溶液直接在TEM用銅網上制備了Au-Fe、Au-Mn、和Au-Co多顆粒聚集體的納米合金。雖然電子衍射表明形成了均相合金，但合金粒子尺寸和形貌難以控制。

Sun等(Science，2000，287，1989-1991，J.Am.Chem.Soc.2006.128(22)，7132?7133)以Pt(acac)₂和Fe(CO)₅為前體，以二元醇還原Pt(acac)₂到Pt，Fe(CO)₅高溫分解得到Fe的方法制備了尺寸均勻的PtFe納米粒子。但是Fe(CO)₅是劇毒的金屬羰基絡合物，因此該方法沒有實際應用價值。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中的不足之處，提供一種納米粒子尺寸均勻、制備工藝簡單、活性高、能耗低、合成中不涉及劇毒物質的Pt-Mn合金納米粒子及其膠體分散體系的制備方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種Pt-Mn合金納米粒子的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)配制體系A：體系A由高沸點有機試劑、合金前體和保護劑組成，其中合金前體的含量為26.7～40.0mmol/L，保護劑的含量為104～120mmol/L；

(2)配制體系B：體系B由體系A中相同的高沸點有機試劑和還原劑組成，還原劑的用量為體系A中合金前體的物質的量的1.2～5倍；

(3)在磁力攪拌和惰性氣體保護下，將體系A升溫至100～230℃時向體系A中注入體系B；

(4)繼續升溫至高沸點有機試劑的沸點以下，在沸點附近，并保持恒溫15～30分鐘后降溫至室溫；

(5)向反應體系中加入乙醇，所加入的乙醇一般要求過量，乙醇的體積為8倍以上反應體系的體積。充分攪拌，離心沉降，棄去上層清液，將沉淀經反復洗滌后得到Pt_xMn_y合金納米粒子粉體，納米粒子粒徑不大于10nm；

其中，x與y的比值為1∶1或3∶1或1∶3，所述高沸點有機試劑為二辛醚或二苯醚；所述合金前體為Pt(acac)₂(乙酰丙酮合鉑)和Mn(acac)₂(乙酰丙酮合錳)，所述還原劑為1，2-二羥基十六烷。

所述保護劑為油酸或油酸與油胺的混合物。在油酸與油胺的混合物中油酸與油胺的物質的量的比大于或等于1。

體系B最好為濃度為120mmol/L～500mmol/L的1，2-二羥基十六烷的二辛醚溶液或濃度為120mmol/L～500mmol/L的1，2-二羥基十六烷的二苯醚溶液。

一種Pt-Mn納米合金膠體分散體系的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)配制體系A：體系A由高沸點有機試劑、合金前體和保護劑組成，其中合金前體的含量為26.7～40.0mmol/L，保護劑的含量為104～120mmol/L；