[發明專利]一種線狀Cu-Ni合金納米晶及其合成方法

在審

• 申請號: 201810004328.9
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108355661A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 吳東方;胡利沖;譚清清
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J29/46;B01J35/02;B01J37/16;B01J37/32;B01J37/34;B22F1/00;B22F9/24;C07C213/02;C07C215/76
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種線狀Cu?Ni合金納米晶及其合成方法。該納米晶由線狀構成，具有面心立方結構；以聚乙烯吡咯烷酮PVP為包覆劑、苯胺為還原劑，將其與乙酰丙酮酸銅、乙酰丙酮酸鎳溶于苯甲醇中，通過溶劑熱法制備。結果顯示：適量PVP和少量苯胺的加入，使得納米粒子能夠定向構成線狀納米結構，且具有某些特殊的暴露晶面以及大量的孿生錯位，能為納米晶提供更多的活性位，作為催化劑能夠有效實現廢氣處理，實現廢水中有機物降解。該納米晶制備方法的成功，對納米晶形貌的可控合成，過渡金屬、雙金屬納米晶可控合成以及特殊形貌納米晶催化性能的應用有一定的理論和實踐意義。

技術領域

本發明涉及金屬納米可控合成領域，更具體地說，涉及一種線狀Cu-Ni合金納米晶及其合成方法，該納米晶可以用于催化氧化廢氣、降解廢水有機物等催化領域。

背景技術

納米材料具有特殊的性質驅使著科研工作者致力于各種納米粒子的合成研究，試圖通過改變納米粒子的形貌、尺寸等來改變納米粒子的物理性質與化學性質，這為合成性能優異的納米催化劑提供了可行的理論基礎。雙金屬納米晶由兩種不同金屬元素組成，既保有各個組元的特殊性能，又具有異質原子之間的協同作用產生的奇異效應。由于兩種不同的金屬組成的雙金屬具有二組分的共同能帶，通過改變金屬在合金中組成，可以改變金屬粒子表面的幾何構型和電子結構，此外還可以調節金屬d帶與Fermi能級之間的距離，改變納米粒子的吸附能力，影響納米金屬活性相的活性、選擇性以及穩定性。不同形貌不同暴露晶面的金屬催化劑在它們的表面層有明顯不同的電子排布，同時這些不同晶面有不同立體結構，從而導致在多相催化中反應產物或中間產物不同的吸附能。因此，形貌控制對于單金屬和雙金屬都非常重要。

在最近二十年來，有關雙金屬納米晶不斷遞增的研究中，許多不同結構、形貌的納米雙金屬已經被成功合成，如多面體單晶和多晶、納米棒、納米線、納米枝狀、多莢狀、中空結構、凹面結構等的雙金屬核—殼結構、異質結構以及合金結構等均有報道過。但是，在雙金屬可控合成中，過渡金屬的雙金屬納米晶的可控合成卻很少被報道。這主要是由于過渡金屬電勢比較低，在成核和生長過程中需要很強的還原劑將過渡金屬離子還原成零價態原子，而加入還原性能強的還原劑又會造成反應動力學過程難以控制。

因此，可控制備出線狀Cu-Ni合金納米晶(具備多活性位點結構)，同時兼顧合成過程簡單易行且用價廉易得的包覆劑的合成方法，則顯得尤為重要。

發明內容

技術問題：為了可控合成出不同形貌過渡金屬的雙金屬納米晶來制備出具有不同特性的納米材料，本發明提出了一種線狀Cu-Ni合金納米晶及其合成方法。該納米晶為面心立方晶型，分散均勻，呈現納米線性，直徑為35～50納米，長度為幾百納米到幾十微米；以聚乙烯吡咯烷酮PVP為包覆劑、苯胺為還原劑定性定量合成。因其具有某些特殊的暴露晶面以及大量的孿生錯位，能提供更多的活性位，因而可用于制備成催化劑，在催化氧化廢氣、降解廢水有機物等領域有很強應用前景。

技術方案：本發明的線狀Cu-Ni合金納米晶為面心立方晶型，分散均勻，呈現納米線狀，直徑為35～50納米，長度為幾百納米到幾十微米。

本發明的線狀Cu-Ni合金納米晶的合成方法以苯甲醇為溶劑、聚乙烯吡咯烷酮PVP為包覆劑，苯胺為還原劑，具體合成過程如下：

a.室溫下，將乙酰丙酮酸銅、乙酰丙酮酸鎳、聚乙烯吡咯烷酮PVP溶于苯甲醇中攪拌，在攪拌過程中逐滴加入苯胺，之后進行超聲處理使溶液混合均勻；

b.超聲處理后移入高壓反應釜中反應；反應后自然冷卻至室溫，將所得產物經超聲震蕩、離心洗滌、冷凍干燥，即得線狀Cu-Ni合金納米晶。

其中，所述苯胺在反應溶液中的體積分數為2～50％。

所述聚乙烯吡咯烷酮PVP濃度為0.05～0.5mmol/L。