[發(fā)明專利]一種溶液中制備貴金屬孤原子的方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711025262.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109719304B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宗超;劉凱瑞;申星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): B22F9/24
• 分類號(hào): B22F9/24;B22F1/00;B82B3/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

本發(fā)明公開(kāi)了一種溶液中制備貴金屬孤原子的方法及應(yīng)用，其制備方法為：將大環(huán)聚醚、一種高氧化態(tài)的貴金屬化合物和還原劑、水充分混合，溶液中的還原劑將高氧化態(tài)的貴金屬化合物還原為貴金屬孤原子，從而得到能夠穩(wěn)定存在于溶液中的貴金屬孤原子。將貴金屬孤原子負(fù)載在固體介質(zhì)上，可以得到貴金屬孤原子?固體介質(zhì)新材料。以貴金屬孤原子溶液為原料，可制備合金材料、催化劑等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于技術(shù)發(fā)明領(lǐng)域，具體涉及一種溶液中制備貴金屬孤原子的方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

貴金屬是現(xiàn)代工業(yè)和科研中廣泛應(yīng)用的材料。貴金屬及其合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、抗氧化性、耐蝕性以及特殊的磁學(xué)和力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于航空、航海、生物醫(yī)學(xué)、鋼鐵冶煉、石油化工以及電子器械等領(lǐng)域。如Pt-Ir、Pt-Ni合金為常用火花塞材料；Pt-Pd-Rh三元催化劑是處理汽車尾氣的主要材料。

貴金屬高昂的價(jià)格以及制造工藝技術(shù)的落后，嚴(yán)重制約了其在各個(gè)領(lǐng)域的充分利用。比如在石油催化重整單元的Pt/Al₂O₃催化劑中，Pt是以納米粒子的形式存在，因而大部分的Pt原子被包藏于內(nèi)部，無(wú)法與反應(yīng)原料充分接觸催化反應(yīng)，造成了巨大的浪費(fèi)以及生產(chǎn)成本的大幅度提升。

貴金屬孤原子以及原子級(jí)別混合的貴金屬合金材料為貴金屬的充分利用提供了廣闊的空間。然而，在溶液中合成貴金屬孤原子是十分困難的。因?yàn)榱銉r(jià)貴金屬孤原子不帶電荷，相互之間沒(méi)有靜電排斥，且在溶液中運(yùn)動(dòng)的自由度要遠(yuǎn)大于固體表面，所以溶液中零價(jià)貴金屬孤原子會(huì)快速聚集形成團(tuán)簇或納米粒子。因此溶液中貴金屬孤原子的可控合成一直是科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種溶液中制備貴金屬孤原子的方法及應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種溶液中制備貴金屬孤原子的方法：將含有大環(huán)聚醚，高氧化態(tài)的貴金屬化合物前驅(qū)體，和還原劑、水充分混合。還原劑將高氧化態(tài)的貴金屬化合物前驅(qū)體還原為貴金屬孤原子，從而得到能夠在溶液中穩(wěn)定存在的貴金屬孤原子。

所述方法中的貴金屬孤原子為鉑、鈀、銠、銥、釕、鋨、金、銀中的一種。

所述的貴金屬孤原子優(yōu)選鉑和金。

所述的鉑孤原子以¹⁹⁵Pt核磁共振化學(xué)位移在-2000--4000ppm之間為主要特征。

所述高氧化態(tài)的貴金屬化合物前驅(qū)體為高氧化態(tài)的鉑化合物前驅(qū)體、高氧化態(tài)的鈀化合物前驅(qū)體、高氧化態(tài)的銠化合物前驅(qū)體、高氧化態(tài)的銥化合物前驅(qū)體、高氧化態(tài)的釕化合物前驅(qū)體、高氧化態(tài)的鋨化合物前驅(qū)體、高氧化態(tài)的銀化合物前驅(qū)體或高氧化態(tài)的金化合物前驅(qū)體。

所述方法中采用的高氧化態(tài)的鉑化合物前驅(qū)體為：氯鉑酸、氯鉑酸鈉、氯鉑酸鉀、氯化亞鉑、氯化鉑、二乙胺氯化鉑、硝酸鉑、1,5-環(huán)辛二烯二氯化鉑、三氯·(乙烯)合鉑酸鉀、二氯四氨合鉑、二腈苯基二氯合鉑、二(亞磷酸三苯酯)二氯化鉑或四氯鉑酸銨中的一種。

所述方法中采用的高氧化態(tài)的鈀化合物前驅(qū)體包括：氯化鈀、硝酸鈀、氯亞鈀酸、二氯化四氨合鈀、二氯化二氨合鈀、二硝基四氨合鈀、醋酸鈀、硫酸鈀、三氟乙酸鈀、乙酰丙酮鈀、六氯鈀酸鉀、六氯鈀酸銨、四氨合鈀(II)乙酸、四氯鈀(II)酸鈉、四氯鈀(II)酸鉀、四氯鈀酸銨、四氰基鈀(II)酸鉀、四溴鈀(II)酸鉀、新戊酸鈀、氰化鈀(II)、溴化鈀(II)、硫代硫酸鈀(II)、碘化鈀(II)、磺化鈀(II)、1,3-雙(二苯基膦)丙烷)氯化鈀(II)、(1,5-環(huán)辛二烯)二氯化鈀(II)、(2,2′-聯(lián)吡啶)二氯化鈀(II)、[1,2-雙(二苯基膦)乙烷]二氯化鈀(II)、1,4-雙(二苯基膦)丁烷-氯化鈀(II)或乙二胺氯化鈀中的一種。