[發(fā)明專利]一種PtV/PtCr合金納米顆粒的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110403432.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN102423809A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷一杰;顧軍;黃林;周惠敏;孫穎;鄒志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);南京大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院;昆山桑萊特新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F9/26
• 分類號(hào): B22F9/26;B22F9/24
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 夏晏平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種貴金屬合金納米顆粒的制備方法。

背景技術(shù)

鉑系合金納米顆粒以其獨(dú)特優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)和催化性在燃料電池、催化劑等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，目前鉑系合金的合成方法主要是通過將所需的各種金屬的前驅(qū)體在有機(jī)溶液進(jìn)行還原得到相應(yīng)的合金納米顆粒后再從有機(jī)溶液中分離出來。如文獻(xiàn)Angew.?Chem.?Int.?Ed.2005,44(29),4539-4543和Langmuir?1994，10，4574-4580報(bào)導(dǎo)了用乙二醇作溶劑或還原劑、聚乙烯吡咯烷酮(縮寫：PVP)作表面活性劑制備PtCu合金納米顆粒的方法，在該方法中，將不同的金屬前驅(qū)體進(jìn)行在有機(jī)溶液中還原的條件不同，操作過程非常繁瑣，得到的合金納米顆粒從溶液中分離困難，使得合金納米顆粒的收率不高。同時(shí)在有機(jī)溶液中金屬還原進(jìn)程的復(fù)雜，導(dǎo)致最終得到的合金納米顆粒中各金屬組分含量無法準(zhǔn)確控制，影響合金納米顆粒光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)性能的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種操作簡單、組分含量容易控制的PtV/PtCr合金納米顆粒的制備方法。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：

一種PtV/PtCr合金納米顆粒的制備方法，包括如下步驟，

（1）將表面活性劑加入到Pt前驅(qū)體的乙二醇溶液，攪拌均勻后，溫度加熱至170～190℃，反應(yīng)得到Pt納米顆粒的懸浮液；

（2）步驟（1）所得的懸浮液經(jīng)過離心和洗滌處理后得到純的Pt納米顆粒；

（3）將步驟（2）所得的Pt納米顆粒分散于水中形成均勻的分散液，然后再將V或Cr的水溶性鹽溶解于分散液中，最后分散液經(jīng)冷凍干燥得到粉末；

（4）將步驟（3）所得的粉末在溫度為800～1000℃，煅燒4～8小時(shí)后冷卻，得到合金納米顆粒，其中，煅燒和冷卻的過程是在有氫氣存在下進(jìn)行。

進(jìn)一步，所述的表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮，以1mol?Pt的摩爾用量為基準(zhǔn)，聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量用量為800～1250g。

進(jìn)一步，步驟（1）中所述的Pt前驅(qū)體為PtCl₂、H₂PtCl₆和乙酰丙酮鉑。

進(jìn)一步，步驟（1）所得的懸浮液在進(jìn)行離心和洗滌處理前，先加入體積為懸浮液體積3～5倍的丙酮。

進(jìn)一步，在步驟（2）中，洗滌處理時(shí)采用體積比為（0.5～2）:1的乙醇和水的混合液。

進(jìn)一步，步驟（3）中V的水溶性鹽為VCl₃，Cr的水溶性鹽為CrCl₃和Cr(NO₃)₃。

進(jìn)一步，步驟（4）粉末的煅燒和冷卻過程是在惰性載氣與氫氣的混合氣中進(jìn)行。

更進(jìn)一步，所述的惰性載氣為氮?dú)夂蜌鍤狻?/p>

更進(jìn)一步，混合氣中惰性載氣的體積百分?jǐn)?shù)為90%、氫氣的體積百分?jǐn)?shù)為10%。

本發(fā)明采用乙二醇這種價(jià)格低廉的原料，在反應(yīng)中，乙二醇即是Pt前驅(qū)體的溶劑又是還原劑，PVP作表面活性劑其原理可參考Langmuir?1994，10，4574-4580，在高溫下V或Cr的水溶性鹽與氫氣發(fā)生還原反應(yīng)，得到相應(yīng)的金屬V或Cr覆載于Pt納米顆粒表面。

與現(xiàn)有的先在乙二醇溶液中制備的合金納米顆粒難分離出來相比，本發(fā)明只是制備得到Pt的納米顆粒，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Pt納米顆粒相對(duì)于其合金納米顆粒要更容易從乙二醇溶液中分離，這可能與納米顆粒表面能降低有關(guān)。在Pt納米顆粒的懸浮液中加入丙酮，可以使懸浮液中顆粒離心沉淀的更徹底。

V或Cr成分是通過冷凍干燥的粉末經(jīng)高溫氣體還原加入，與現(xiàn)有技術(shù)粗約的得到組分含量相比，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)精確控制最終合金納米顆粒中各組分的含量，且操作簡單、容易調(diào)節(jié)，而合金納米顆粒中組分含量是其光學(xué)、電學(xué)和催化性能的重要影響因素。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例中所使用的PVP為市售產(chǎn)品，分子量在24000～33000。

實(shí)施例1?PtV合金納米顆粒的制備：?

（1）取0.1mmolH₂PtCl₆加入乙二醇5.2ml，然后加入100mg?PVP，再向其中加入乙二醇，使溶液體積為10ml；