[發明專利]一種中空多孔球形鉑銀合金納米材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210041267.6
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102554262A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 丁軼;谷小虎;王慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術領域

本發明涉及一種中空多孔球形鉑銀合金納米材料及其制備方法，尤其涉及到一種可用于化學及電化學催化、化學傳感器、生物分子傳感器、光學信息存儲、太陽能電池、藥物緩釋、靶向給藥治療等的球殼厚度、大小可調，孔徑尺寸可控的多孔球形鉑銀合金納米材料及其制備方法。

背景技術

貴金屬鉑由于其具有獨特的性能，被廣泛應用于工業催化、能源、環境治理等眾多領域。尤其在新能源領域，由于燃料電池技術的大量開發和應用，鉑作為最主要同時也是最為重要的催化劑，受到了極大的關注。由于金屬鉑是一種稀缺資源，地球上的探明儲量很低，因此以純鉑納米材料作為燃料電池催化劑就面臨著極大的問題。如何在提高或者保持催化劑催化活性的同時有效降低貴金屬鉑的用量成為了一個重要的問題。

目前已經商業化的鉑碳催化劑，主要是直徑2～3納米的貴金屬鉑納米顆粒負載于高導電性的碳材料上，盡管該催化劑實現了大規模的工業化并被大量應用于各類研究中，但是依然存在著許多缺陷。如，碳材料的腐蝕溶解造成負載型鉑基催化劑中鉑納米顆粒的脫落，鉑納米材料的團聚或長大，都會導致鉑碳催化劑的損失，甚至失活；商業鉑碳中鉑納米顆粒為具有高活性的小尺寸顆粒，在使用中納米顆粒的溶解損失也容易造成催化劑的失活。為了解決商業鉑碳催化劑所存在的問題，研制具有高活性、低鉑載量的鉑基納米材料就顯得尤為重要。基于此，美國加州大學Riverside分校Yushan?Yan等人首先合成了銀納米線，然后以銀納米線為模板，通過氯鉑酸與銀納米線的原位置換反應得到多孔鉑納米管(Chen，Z.；Waje，M.；Li，W.；Yan，Y.Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，4060-4063)，這一納米材料整體上處于較大的納米尺度，但是其基本組成單元仍為2～3納米，因此該納米材料在保持高催化活性的同時有效地解決了鉑溶解失活的問題，這一無載體的中空管狀鉑納米結構對燃料電池陰陽極鉑催化劑的催化性有著明顯的提高，同時保持了較高的穩定性。這一方法的缺點在于制備過程比較復雜，存在銀納米線模板的合成及后期模板的去除等問題，且制備產量小。

因此，實現一種快速、簡便、規模化合成空心鉑基合金納米催化劑就顯得尤為重要。檢索表明，能夠以一步法合成鉑銀合金納米顆粒加腐蝕法制備中空多孔球形鉑銀合金納米材料尚未見報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種快速、簡便、規模化合成多孔球殼孔徑尺寸可控，球殼厚度、直徑大小可調的鉑銀合金納米材料及其制備方法

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種中空多孔球形鉑銀合金納米材料，所述鉑銀合金納米材料為外殼具有多孔、內部為空腔的球形結構，球形結構的直徑為5～500納米，空腔內徑為1～400納米，孔壁厚為1～50納米，孔徑為1～20納米。

一種中空多孔球形鉑銀合金納米材料的制備方法，由下述步驟組成：

(1)按順序將多元醇、表面活性劑、含鹵素無機鹽、含銅無機鹽混合，混合后表面活性劑的濃度為0.01～5摩爾/升，含鹵素無機鹽的濃度為0.001～1毫摩爾/升，含銅無機鹽的濃度為0.001～1毫摩爾/升，經過攪拌或超聲溶解，得混合溶液A；

(2)將無機銀鹽前驅體加入到上述混合溶液A中，加入后無機銀鹽前驅體的濃度為0.01～5摩爾/升，經過攪拌或震蕩溶解，得混合溶液B；

(3)再向上述混合溶液B中加入無機鉑鹽前驅體，加入后無機鉑鹽前驅體的濃度為0.005～2摩爾/升，迅速攪拌溶解均勻，得混合溶液C；

(4)然后將上述制備好的混合溶液C轉移至高溫高壓反應釜內，封上反應釜后置于恒溫爐內150～600℃下保持50～1000分鐘，然后停止加熱；

(5)上述反應停止后，將所得的灰黑色混合液從反應釜轉移至離心管內，用乙醇和水清洗并離心分離，即得到鉑銀合金納米顆粒；

(6)再將上述鉑銀合金納米顆粒重新分散于聚乙烯吡咯烷酮水溶液中配制濃度為0.001～1摩爾/升的鉑銀合金納米顆粒分散液；

(7)向上述混合分散液中加入濃硝酸，反應10～360分鐘，再用水清洗并離心，所得沉淀物為表面微孔的中空球形結構鉑銀合金納米材料；

(8)將上述離心所得的沉淀物重新分散到水中，裝入高壓反應釜在100～500℃下退火30～360分鐘；

(9)最后用水清洗并離心，即得所述中空多孔球形鉑銀合金納米材料。