[發(fā)明專利]一種鉑銅合金納米枝晶及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310616021.1
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103696016A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 張輝;占方偉;楊德仁
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: C30B29/52
• 分類號: C30B29/52;C30B29/60;C30B7/14;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發(fā)明涉及貴金屬納米材料制備領域，具體涉及一種鉑銅合金納米枝晶及其制備方法。

背景技術

貴金屬納米粒子顯示出獨特的化學和物理特性，有著非常廣泛的開發(fā)應用前景。貴金屬納米材料的各項獨特物理化學性質(zhì)都與其粒徑和形貌十分相關。因此，制備方法簡單、需要的條件溫和、操作簡便、粒徑可控、形貌均一、快速、高產(chǎn)率等一直是各種納米材料制備方法所追求的目標。其中鉑納米晶作為一種貴金屬納米晶，它即可以催化氧化反應，也可以催化還原反應，目前鉑納米晶作為催化劑在降解汽車尾氣排放、質(zhì)子交換膜燃料電池和硝酸工業(yè)生產(chǎn)等方面得到了廣泛應用。因此提高鉑納米晶的催化性能成為其主要的研究方向。在眾多研究方法中，合成鉑銅合金納米晶是提高鉑催化性能的一種重要途徑。

合成鉑銅合金納米晶此途徑主要有以下幾點優(yōu)勢：一、鉑、銅都是面心立方結(jié)構(gòu)的金屬，兩者的晶格常數(shù)差異較小，所以兩者較容易形成合金；二、當鉑銅形成合金時，金屬間的耦合作用可以提高催化性能；三、相對于鉑，銅的價格較為便宜，可以降低成本。

根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，已經(jīng)研究發(fā)表的鉑銅合金納米晶的形貌主要有：多面體、四面體、六面體、八面體、六面體納米籠子（Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,4217-4221;Chem.Sci.,2012,3,3302–3306;Chem.Commun.,2011,47,8094–8096;Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,1282–1285;J.Am.Chem.Soc.2012,134,13934-13937）。與這些已經(jīng)制備出的鉑銅合金納米晶的形貌相比，樹枝狀納米枝晶具有巨大的比表面積，鍵態(tài)失配嚴重，表面能高，是一種催化性能好，價值高的納米晶形貌，將該樹枝狀納米枝晶用于燃料電池中的氧還原反應、甲酸/甲醇氧化反應中，均具有出色的催化活性與穩(wěn)定性。

因此制備出具有新形貌的鉑銅合金納米晶，并開發(fā)出制備新形貌的鉑銅合金納米晶的方法具有很重要的科研和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于豐富現(xiàn)有鉑銅合金納米晶研究，提供一種樹枝狀鉑銅合金納米枝晶，該納米枝晶大小均勻，分散性好，成分可控；本發(fā)明還提供了一種鉑銅合金納米晶的制備方法，所用試劑較為簡單，無毒無害，制備方法簡單，較易實現(xiàn)。

本發(fā)明公開了一種鉑銅合金納米枝晶，具有高指數(shù)晶面{211}外露的樹枝狀形貌。

本發(fā)明還公開了一種鉑銅合金納米枝晶的制備方法，包括以下步驟：

（1）將鉑鹽和銅鹽溶解于油胺中得到第一溶液；將十六烷基三甲基溴化銨和三正辛基氧膦溶解于油胺中得到第二溶液；

（2）不斷攪拌下將第二溶液加熱至140～220℃，再將第一溶液注入第二溶液中，反應1～24h；

（3）步驟（2）得到的產(chǎn)物經(jīng)離心分離后，得到所述的鉑銅合金納米枝晶；

所述的鉑鹽濃度為0.01～0.05mol/L，鉑鹽與銅鹽的摩爾比5～30:1。

本發(fā)明中通過較高的反應溫度和鉑源濃度得到較快的反應速度，從而有利于枝狀納米晶的形成；而使用十六烷基三甲基溴化銨起到了修飾劑的作用，利用其中溴離子選擇性吸附使得納米晶形成高指數(shù)晶面外漏的樹枝狀結(jié)構(gòu)；而三正辛基氧膦通過絡合作用使得兩種金屬經(jīng)過同時還原過程確保得到鉑銅合金納米枝晶。

本發(fā)明是在油相中制備鉑銅合金納米枝晶，原料應為油溶性的，作為優(yōu)選，步驟（1）中鉑鹽為乙酰丙酮鉑或氯鉑酸，銅鹽為三氟醋酸銅或乙酰丙酮銅。

前驅(qū)體鉑鹽與銅鹽的濃度直接影響制得的鉑銅合金納米晶的形貌，作為優(yōu)選，步驟（1）中鉑鹽的濃度為0.01～0.03mol/L，鉑鹽與銅鹽的摩爾比為5～20:1。鉑鹽濃度過高使得產(chǎn)物形成不規(guī)則枝狀結(jié)構(gòu)；銅鹽濃度過低將導致無法形成納米枝晶，而是得到分散的納米顆粒。

本發(fā)明中十六烷基三甲基溴化銨起到了修飾劑的作用，合適的溴離子濃度，可以控制溴離子吸附晶面的生長速度，從而使得納米晶形成枝晶結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，十六烷基三甲基溴化銨的摩爾濃度為0.01～0.02mol/L。

本發(fā)明中三正辛基氧膦作為絡合劑使用，合適的三正辛基氧膦濃度，可以保證鉑鹽與銅鹽的同時還原，從而得到鉑銅的合金結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述三正辛基氧膦的摩爾濃度為0.02～0.06mol/L。