[發明專利]一種合成Au@Ni@PtNiAu三明治結構納米粒子的制備方法

在審

• 申請號: 201810252081.2
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108326322A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 張東鳳;陳庭文;郭林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00
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本發明提供一種Au@Ni@PtNiAu三明治結構納米粒子的制備方法，屬于無機納米材料制備工藝技術領域，包括：步驟一：將鎳鹽溶解于含有表面活性劑的惰性有機溶劑，并與金溶膠混合均勻；步驟二：在惰性氣體的保護下將步驟一的混合溶液升溫，得到鎳包裹金的核殼結構；步驟三：將步驟二得到的核殼結構與氯鉑酸分散在溶有油胺的惰性有機溶劑中，加熱得到Au@Ni@PtNiAu三明治結構納米粒子。本發明提出的一種合成Au@Ni@PtNiAu三明治結構納米粒子的制備方法，所制備得到的產物納米粒子具有Au核@Ni中間層@PtNiAu殼層的結構特征，且本發明可以有效控制Au由于低表面能向材料表面遷移效應，為制備高穩定性Pt基材料提供了新思路。所得產物殼層薄，稀貴金屬Pt用量少，在一定范圍內元素比例可調，且設備簡單、工藝重復性好、產品質量穩定。

技術領域

本發明涉及一種Au@Ni@PtNiAu三明治結構納米粒子的制備方法，屬于無機納米材料制備技術領域。

背景技術

Pt基多元金屬復合材料的構筑不僅可以大大降低儲量較低的貴金屬Pt的用量，更為重要的是由于協同效應的存在，還可以有效提高其催化活性和穩定性，在催化領域具有廣闊的應用前景。目前，在Pt基二元金屬復合材料體系的合成及性能規律認識等方面已取得了重要進展。研究表明，通過引入第三種金屬對催化劑的表面進行調控，是同時實現鉑基催化劑高活性、高穩定性的一個有效措施。因此，Pt基三元復合材料的合成和性質研究已成為國際前沿研究領域的一個熱點。

目前，三元核殼納米粒子的制備所用到的方法主要為金屬置換法和逐步還原法。比如：美國 Brookhaven國家實驗室的Radoslav R.Adzic課題組以PdAu合金為核，在其表面沉積了一層 Cu原子，然后利用PtCl₄^2-與Cu原子之間的置換反應，制備了具有Pt單原子層的PdAu@Pt 結構納米粒子，研究結果表明，Au原子的引入，大大提高了Pt的催化穩定性，在催化循環 100000圈后比質量催化活性僅下降8％，遠遠優于商業Pt/C的性能(Nat.Commun.3卷，1115 頁，2012年)。美國布朗大學的S.H.Sun及其合作者以Au納米粒子為基底，通過真空沉積法制備了Au@FePt核殼結構，發現與傳統Pt/C催化劑相比，產物的催化活性有近數量級的提高，而且更為重要的是由于Au的引入使催化劑耐受性良好(Nano Lett.11卷，919頁，2011 年)。雖然，這些方法在將Au引入Pt基多元金屬復合物并提高催化性能方面取得了一些成功的實例，但由于Au具有相對較低的表面能，在材料制備過程中或催化循環過程中造成的 Au的表面相析出是不可避免的，而非活性Au原子在外表面的大量存在會犧牲材料的催化活性。由于目前制備手段的局限性，對Pt基三元金屬復合材料表面/亞表面仍無法實現有效的微觀結構調控，影響到了材料的性能和應用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種Au@Ni@PtNiAu三明治結構納米粒子的制備方法，產物的表面組分隨著循環電勢不同具有循環可調性，該制備方法具有設備簡單、易于實現控制、工藝重復性好、產品質量穩定等優點。

本發明提出的一種合成Au@Ni@PtNiAu三明治結構納米粒子的制備方法，采用化學溶液法，具體包括以下幾個步驟：

步驟一：向含有表面活性劑的惰性有機溶劑(分析純)中加入鎳鹽(分析純，即大于99.9％)，攪拌均勻后，向其中加入1mL Au納米顆粒(粒徑為6～15nm)的正己烷(分析純)分散液(Au溶膠的質量濃度為4～15mg/mL)，制成金屬總摩爾濃度為0.004～0.16mol/L的混合溶液I。Au納米粒子和鎳鹽構成的金屬元素摩爾比為0.05～1，表面活性劑和鎳鹽摩爾比為1～20(優選為：5:1)。

所述的表面活性劑優選為油胺(化學純)、油酸(化學純)或十二烷二醇(化學純)中的任意一種。

所述的鎳鹽選自包括氯化鹽、醋酸鹽、硫酸鹽、乙酰丙酮鹽中的任意一種。