[發(fā)明專利]一種超活性納米鈀顆粒的合成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010136791.2
• 申請(qǐng)日: 2010-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102205252A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹榮;鄭兆亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): B01J31/28
• 分類號(hào): B01J31/28
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈀納米顆粒催化劑的制備方法，具體的說(shuō)，就是利用納米顆粒外包裹劑和溫度控制相配合的方法，制備一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)富含缺陷且較為穩(wěn)定的鈀納米顆粒，這種納米顆粒由于具有高含量的缺陷，所以在電催化等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，屬于催化劑材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近十年來(lái)，對(duì)鈀納米顆粒的形態(tài)可控合成在科學(xué)界引起了很多關(guān)注，主要因?yàn)橥ㄟ^(guò)形態(tài)變化，可以有效的控制納米顆粒的催化、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)。模板指導(dǎo)合成、電化學(xué)合成以及化學(xué)合成等技術(shù)都應(yīng)用于此，但是鈀納米顆粒的形貌只局限于球形、立方體、四面體、八面體、線或者棒結(jié)構(gòu)等等，放射形結(jié)構(gòu)的成果很少，更沒(méi)有在放射形結(jié)構(gòu)內(nèi)部還存在由于大量缺陷導(dǎo)致的較高內(nèi)部能量的研究。

放射形結(jié)構(gòu)，由于其存在大量的晶格邊界，在表面具有大量的比表面能，而由于弛豫和重新晶化作用，往往這種結(jié)構(gòu)很難維持較長(zhǎng)時(shí)間，所以在實(shí)際應(yīng)用方面，尤其是催化方面較少涉及。在本專利中，丙酮的溫度作為形成超活性納米顆粒的關(guān)鍵因素而被討論。原反應(yīng)液在溫度突然降低和丙酮導(dǎo)致的聚乙烯基吡咯烷酮溶解度的突然下降，使得聚乙烯基吡咯烷酮呈聚集狀態(tài)，同時(shí)也使得納米顆粒中由于結(jié)晶不完整而形成高含量的缺陷。聚乙烯基吡咯烷酮的聚集導(dǎo)致了在其內(nèi)部包裹的納米顆粒的堆積。同時(shí)，由于納米顆粒表面存在有空間阻礙作用的碘苯，使得這種堆積作用更加明顯。在之前的研究中，碘苯中的碘基已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)能有效的與鈀納米顆粒相結(jié)合，從而在本專利中，碘苯在用來(lái)促進(jìn)納米顆粒的堆積的同時(shí)也能保護(hù)已經(jīng)形成的缺陷結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種制備鈀納米顆粒催化劑的方法并拓寬了制備相關(guān)納米顆粒的方法。

本發(fā)明創(chuàng)新使用碘苯作為表面修飾劑，利用其既能有效的吸附金屬納米顆粒，又能利用其苯基提供有效的空間阻礙效應(yīng)，在冰凍的丙酮所導(dǎo)致的反應(yīng)液溫度和聚乙烯基吡咯烷酮溶解度突然下降的共同作用下，形成較為穩(wěn)定的，內(nèi)部和表面都具有高含量缺陷的鈀納米顆粒。本方法具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，形貌可控，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1.一種制備Pd納米顆粒催化劑的方法，包括催化劑載體的制備、產(chǎn)物分離、洗滌工藝過(guò)程，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟：

(1)首先將聚乙烯基吡咯烷酮和碘苯溶于100℃的乙二醇溶液中；

(2)然后向反應(yīng)體系中加入K₂PdCl₄水溶液；

(3)反應(yīng)后，將反應(yīng)溶液趁熱倒入事先準(zhǔn)備好的-30℃丙酮中，隨后離心分離，再用乙醇/丙酮的混合溶液洗滌沉淀數(shù)次，以除去剩余的乙二醇和過(guò)量的聚乙烯基吡咯烷酮，再將沉淀重新溶解于乙醇中。

2.如項(xiàng)1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將碘苯作為表面修飾劑，控制其加入量為包裹劑聚乙烯基吡咯烷酮的250倍。

3.如項(xiàng)1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將金屬的加入量控制為碘苯加入量的1/100。

4.如項(xiàng)1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將反應(yīng)3小時(shí)后的溶液趁熱加入-30℃丙酮中。

本發(fā)明所提供的納米鈀顆粒催化劑的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)制備的金屬納米顆粒不容易團(tuán)聚，單分散性很好。

(2)制備所得的鈀納米顆粒在內(nèi)部和表面都存在高含量的缺陷，而且這些缺陷保持的時(shí)間很長(zhǎng)，可以利用與實(shí)際生產(chǎn)中。

(3)用此方法突破性的利用了碘苯作為表面修飾劑，對(duì)以后的相關(guān)納米顆粒制備具有借鑒作用。

本發(fā)明可應(yīng)用于在電催化等方面。

附圖說(shuō)明

圖1超活性鈀納米顆粒制備示意圖。

圖2超活性鈀納米顆粒投射電鏡照片。

圖3超活性鈀納米顆粒高分辨投射電鏡照片。

圖4超活性鈀納米顆粒EDS元素分析。

圖5在常溫空氣中放置的超活性鈀納米顆粒投射電鏡照片。

具體實(shí)施方式

1.首先將一定量的0.4g聚乙烯基吡咯烷酮，0.28mL碘苯溶于100℃的40mL乙二醇溶液中。

2.然后向反應(yīng)體系中逐滴加入0.025M?K₂PdCl₄水溶液1mL。

3.反應(yīng)3小時(shí)之后，將反應(yīng)溶液趁熱倒入事先準(zhǔn)備好的-30℃丙酮中，隨后離心分離，再用乙醇/丙酮的混合溶液洗滌沉淀數(shù)次，以除去剩余的乙二醇和過(guò)量的聚乙烯基吡咯烷酮，再將沉淀重新溶解于乙醇中。