[發明專利]一種連續合成鉑納米顆粒的方法

無效

• 申請號: 201110392748.7
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102423807A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 李清彪;劉宏宇;黃加樂;詹國武;李軍;孫道華;江新德;杜明明
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種鉑納米顆粒，尤其是涉及一種綠色連續性快速合成鉑納米粒子的方法，即在管式微反應器中采用側柏葉水提液快速連續制備納米鉑的方法。

背景技術

化學工業，尤其是石油化工產業中，鉑及其合金由于對氧化反應、加氫反應等均具有較好的催化性能而受到人們的廣泛關注。催化劑的比表面積大小是影響其催化性能的重要因素，由于納米粒子的比表面積大，表面所占的體積百分數大，表面的鍵態和電子態與顆粒內部不同，表面原子配位不全等導致表面的活性位置增加，這就使得納米粒子具備了比宏觀物質更為優異的催化性能。因此將金屬鉑納米化是提高其催化效率的重要途徑。

傳統納米級鉑顆粒的制備主要有物理方法(真空蒸鍍法、等離子體濺射法等)和化學法(化學還原法、微乳液法等)。物理法雖然能夠得到高純度、高分散性、粒度可控的鉑納米顆粒，但是其設備投資非常昂貴，化學法同樣在可制得高純度粒度可控的鉑納米顆粒的同時，卻由于引入了大量的化學試劑而易導致環境的污染和人員的操作風險。

目前，出現了一些相對綠色的生物法制備鉑納米顆粒的方法，如Riddin等(Nanotechnology，2006，17：3482-3489)報道了利用尖孢鐮刀菌制備鉑納米粒子的方法。Yong等(Biotechnol?Lett，2007，29：539-544)報道了利用生物礦化作用合成鉑納米顆粒的方法，Jae?Yong?Song等(Bioprocess?and?Biosyst?Eng，2010，33(1)：159-164)報道了利用柿子葉提取液制備鉑納米粒子的方法。在公開的專利(CN101875131A)中，趙興中等報道了利用葡萄糖和抗壞血酸制備鉑納米粒子的方法。但這些已有的研究只停留在簡單的間歇制備階段，由于反應器內液體的傳質和傳熱效果較差，需要的反應時間都比較長，而且隨著反應器容積的增大，釜內溫度和濃度的均一性更加難以實現，因此這些缺陷都將給放大生產帶來困難。在微反應器內，隨著宏觀尺度的減小，一些物理量的梯度變化很快，例如溫度梯度、壓力梯度、濃度梯度以及密度梯度，這使得微反應器的轉化率、選擇性有了明顯的提高，傳熱系數和傳質性能與傳統設備相比也得到很大提高，而且可以保證流體流動的均勻性和理想性。將微反應器應用于鉑納米顆粒的植物生物質還原連續制備，不僅可以解決間歇制備過程的缺點，而且操作簡單，反應時間短(1～5min)環境友好，能耗較低。

發明內容

本發明旨在提供一種連續合成鉑納米顆粒的方法，所制得的鉑納米顆粒主要呈球形，平均粒徑位于1～8nm，顆粒分散性好。

本發明的技術方案是在管式微反應器中利用側柏葉水提液，快速連續還原制備鉑納米顆粒和調控顆粒粒徑。

本發明包括以下步驟：

1)在側柏葉干粉中加入去離子水，置于搖床中振蕩，過濾后的濾液即為側柏水提液；

2)配制鉑前驅體和氫氧化鈉溶液，用于調節側柏水提液的pH值；

3)將側柏水提液和鉑前驅體持續通入反應器中，再收集反應液，反應液冷卻后終止反應，所得反應液即為鉑納米顆粒。

在步驟1)中，所述側柏葉干粉與去離子水的配比可為1g∶6ml，其中側柏葉干粉按質量計算，去離子水按體積計算；所述振蕩的條件可為30℃，150rpm，12h；所述過濾可采用雙層濾紙過濾。

在步驟2)中，所述鉑前驅體為Na₂PtCl₄溶液；所述鉑前驅體的濃度可為2mmol/L，所述氫氧化鈉溶液的濃度可為8mmol/L或12mmol/L；所述pH值可為9.3～10.4。

在步驟3)中，所述反應器的溫度可為30～90℃；所述側柏水提液與鉑前驅體的體積比可為1∶1；所述將側柏水提液和鉑前驅體持續通入反應器中的方法可采用注射泵將側柏水提液和鉑前驅體以相同流率通過T型三通管持續通入反應器中，所述流率可為100～500μL/min；所述冷卻可采用冰浴冷；所得鉑納米顆粒呈納米鉑溶膠。

所述反應器可采用聚四氟乙烯(PTFE)或不銹鋼管式反應器等，反應過程中可將反應器置于甘油浴加熱器中，通過加熱器來調控反應器內的溫度。利用T型三通管將注射泵和管式反應器連接起來，然后設定工藝參數：反應溫度30～90℃、原料液的流率100～500μL/min。

本發明工藝簡單，操作簡便，反應迅速、環境友好，能耗較低，由于采用連續制備工藝，反應易于平行放大，通過平行的增加反應管數量或連續的運行即可實現規模放大，進行工業化生產。

附圖說明