[發明專利]一種擔載或非擔載型過渡金屬@h-BN核-殼納米結構的制備方法

有效

• 申請號: 201710112950.7
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN108500285B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 傅強;陳思如;趙偲欽;包信和
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F9/22;B22F1/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種擔載或非擔載型過渡金屬@h?BN核?殼納米結構的制備方法，利用過渡金屬鹽作為前驅體，使用KBH₄或NaBH₄作為還原劑，在溶液體系中進行金屬離子的還原，獲得包含過渡金屬(TM)與硼(B)元素的非晶合金納米結構(TMB)；將TMB結構在含氮氣氛下升溫至500～850℃，并保持1～3小時，在惰氣氣氛中冷卻至室溫，得到具有金屬核和六方氮化硼(h?BN)殼層的核?殼納米結構。本發明制備過程簡便、原料價格低廉、過程重復性好，操作安全可靠，可實現宏量制備，易于放大生產。制備的材料結構獨特，在催化、能源等過程中將有重要應用。

技術領域

本發明涉及一種擔載型或非擔載型金屬@h-BN核-殼納米材料的制備方法，特別是一種擔載或非擔載型過渡金屬@h-BN核-殼納米結構的制備方法。

背景技術

納米材料的發現和其呈現出的優異性能開辟了材料科學與工程領域的新方向，越來越多的新型納米材料被合成出來，例如納米顆粒，納米簇，納米線，納米棒，納米薄膜等。盡管組分單一的納米材料已經表現出優異的性能，但是多組分納米材料在很多情況下表現更突出的性質和性能；在這種情況下具有核-殼結構的納米復合材料開始出現在人們的視野中。核-殼納米結構是通過物理或化學的方法在納米顆粒的表面包覆了一層其他材料，得到兩層或多層的特殊結構。通過核-殼結構的設計，可以隔離內核顆粒與外界環境，保護其中的核結構不受到外界的影響，消除了納米粒子之間的團聚，同時還能夠改善內核材料的表面性能。核-殼結構納米復合材料中由于其內核和殼層材料組分的不同，其性質也不同于單一組分的材料，可以實現不同材料的復合和性能互補。核-殼結構納米復合材料由于其獨特的性質可以廣泛應用在催化材料，生物醫學領域，熱、電材料等領域。

隨著核-殼結構的應用越來越廣泛，核-殼結構的合成技術也得到了快速的發展，核-殼結構的主要制備方法有微乳液法(A.Imhof et al.,Advanced materials,17,924(2005))，自組裝法(F.Caruso et al.,Advanced materials,13,11(2001))，溶膠-凝膠法(L.Dreesen et al.,Journal of Colloid and Interface Science,447,40(2015))，表面沉淀法(Y.Li et al.,Angewandte Chemie International Edition,43,3827(2004))。但是這些方法操作一般比較復雜，可控性差，產率較低。

六方氮化硼(h-BN)屬六方晶系，具有類似石墨的層狀結構，素有白石墨之稱。該材料具有許多優異的物理化學特性，例如：耐高溫、抗氧化、膨脹系數低、摩擦系數低、化學穩定性高等。與碳材料相比，氮化硼材料有著更高的熱穩定性和化學穩定性，因此在高溫及其他惡劣的使用環境中具有更廣泛的應用前景。如果能在納米體系中實現利用氮化硼超薄殼層對金屬粒子的包覆，可有效的避免金屬納米粒子與大氣的直接接觸，提高結構的穩定性。但是目前在金屬粒子表面包覆氮化硼殼層的工作較少，同時存在制備工藝復雜，原料昂貴，重復性差等問題，因此研究一種能夠制備氮化硼包覆金屬納米粒子的核殼結構，同時制備方法簡單，原料低廉是非常有必要的。

本發明發展了一種擔載型或非擔載型金屬@h-BN核-殼納米材料的制備方法。利用KBH₄或NaBH₄液相還原金屬陽離子鹽的方法制備金屬與硼非晶合金納米結構，在一定溫度和還原氣氛下，硼從內部向表面偏析，再通過在含氮氣氛中(N₂或NH₃)進行氮化處理則得到金屬@h-BN核-殼納米結構材料。本方法制備過程簡便、原料價格低廉、過程重復性好，操作安全可靠，可實現宏量制備，易于放大生產。

發明內容

本發明的目的是：提供一種制備過程簡便、原料價格低廉、過程重復性好的擔載型或非擔載型過渡金屬@h-BN核-殼納米材料的制備方法。

本發明技術解決方案：一種擔載或非擔載型過渡金屬@h-BN核-殼納米結構的制備方法，如圖13所示，步驟如下：