[發明專利]一種負載型貴金屬納米粒子復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710141586.7
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106916110B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 佟勇德;劉美;李國棟;劉薇;唐智勇
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C07D233/58
• 分類號: C07D233/58;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發明公開了一種負載型貴金屬納米粒子復合材料及其制備方法，尤其涉及一種化學性能穩定的金屬有機骨架負載貴金屬納米粒子復合材料及其制備方法。本發明的復合材料中的貴金屬納米粒子的粒徑均一，且分布范圍窄，均在3～4nm。本發明以無機貴金屬酸作為前驅體，通過選用化學性質穩定、不會在制備過程中被無機貴金屬酸的水溶液腐蝕的金屬有機骨架作為載體，并結合特定的濕法浸漬+原位還原的方法，得到本發明的復合材料。本發明不僅操作簡單快速、條件溫和，還可以控制得到的復合物中的貴金屬納米粒子的暴露晶面為面心立方fcc(111)晶面，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于納米粒子制備領域，涉及一種負載型貴金屬納米粒子復合材料及其制備方法，尤其涉及一種金屬有機骨架負載貴金屬納米粒子復合材料，以及以化學性質穩定的金屬有機骨架為載體、無機貴金屬酸為前驅體、采用浸漬結合原位還原法簡單快速地制備復合材料的方法。

背景技術

金屬有機骨架(Metal Organic Frameworks,MOF)是一種高比表面積、有序多孔、有一定化學及熱穩定性的金屬有機骨架結構材料，作為一種新穎的材料近年來被廣泛研究，其主要應用為分離、儲能、給藥、催化等領域。其中，ZIF-67作為一種沸石型MOF，由于其綜合了MOF和沸石的優良特性，在材料合成領域被廣泛關注。

在合成以MOF為載體負載各種金屬納米粒子方面，人們已經取得了很大的進展。人們已經探索了很多種合成方法合成此類材料，以往的文獻中，報道的MOF負載貴金屬納米粒子的方法通常使用的是比較昂貴的有機貴金屬前驅，且所用的原位還原法為氫氣高溫條件下還原。部分體系中還需要加入穩定劑。這些方法制備繁瑣且成本高，反應條件苛刻，而且得到的產品中的金屬納米粒子普遍存在均一性差、粒徑分布范圍太寬以及納米粒子之間團聚的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種負載型貴金屬納米粒子復合材料及其制備方法。本發明的方法可以使Pd、Pt和Au等貴金屬納米粒子穩定均勻地分布在金屬有機骨架上，且保持很窄的粒徑分布、較小的粒徑(3nm～4nm)和單分散性。而且，本發明的方法操作簡單、快速、條件溫和，還可以實現控制得到的復合物中的貴金屬納米粒子的暴露晶面為面心立方fcc(111)晶面。

第一方面，本發明提供一種負載型貴金屬納米粒子復合材料，所述負載型貴金屬納米粒子復合材料包括載體以及負載在載體上的貴金屬納米粒子，其中，所述載體為金屬有機骨架，所述貴金屬納米粒子在金屬有機骨架載體上負載穩定，粒徑較小且均一，粒徑均在3nm～4nm之間，分布范圍較窄。

本發明的復合材料中，貴金屬納米粒子的粒徑均在3nm～4nm，例如為3nm、3.1nm、3.2nm、3.3nm、3.4nm、3.5nm、3.7nm或4nm等，以及上述數值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

優選地，所述貴金屬納米粒子呈均一的單分散態。

作為本發明所述負載型貴金屬納米粒子復合材料的優選技術方案，所述復合材料中的貴金屬納米粒子是采用還原劑對無機貴金屬酸的水溶液進行還原得到的，所述還原優選為原位還原。

本發明中，所述的“無機貴金屬酸”指：包含貴金屬元素的無機酸，例如為氯金酸、氯鈀酸和氯鉑酸等。

本發明中，需要保證在還原的過程中，金屬有機骨架在無機貴金屬酸的水溶液中穩定，不發生腐蝕。

本發明優選采用的金屬有機骨架為ZIF-67。ZIF-67是一種沸石型金屬有機骨架，其具有優良的化學穩定性和熱穩定性，用于本發明制備復合材料的過程中，不會被無機貴金屬酸的水溶液腐蝕，結構穩定。

優選地，所述貴金屬納米粒子包括Pd、Pt或Au中的任意一種或至少兩種的組合，但并不限于上述列舉的物質，其他本領域常用的貴金屬納米粒子也可用于本發明。