[發明專利]一種在多壁碳納米管表面可控負載貴金屬納米材料的方法

有效

• 申請號: 201811307658.1
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109395719B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 管美麗;鞏學忠;張璇;李華明
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J23/44;B01J23/50;B01J37/10;B01J37/16
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本發明提供了一種在多壁碳納米管表面可控負載貴金屬納米材料的方法，步驟如下：將多壁碳納米管分散到鹽酸中，超聲處理，離心、水洗至中性，得到純化的多壁碳納米管，真空干燥；將純化的多壁碳納米管分散到濃硝酸和濃硫酸的混酸中，超聲處理，離心、洗滌至中性，得到的功能化的多壁碳納米管，真空干燥；將功能化的多壁碳納米管分散到去離子水中，得到分散液，通過堿性溶液調節分散液的pH，再加入貴金屬化合物和有機長鏈醇，攪拌，得到混合液；將混合液放入聚四氟乙烯內襯反應釜中，密封，水熱處理；將固體產物離心、洗滌、真空干燥處理后，得到貴金屬/多壁碳納米管復合納米材料。本發明的方法實驗條件可控、重現性好，有望實現工業化的應用。

技術領域

本發明屬于功能化復合納米材料領域，具體為在多壁碳納米管表面可控負載超小貴金屬納米材料的通用方法。

背景技術

在當今社會，催化技術是高新技術之一，也是能產生巨大經濟效益和社會效益的技術。發達國家國民經濟總產值的20％～30％直接來自催化劑和催化反應。化工產品生產過程中85％以上的反應都是在催化劑作用下進行的。因此，人們催化劑的研究是經久不衰的研究方向。目前，針對不同的化學催化反應，已經研發了很多高效的催化劑，其中，幾乎所有的貴金屬都可用作催化劑，常用的有銀、鉑、釕、銠、鈀等。它們的d電子軌道都未填滿，表面易吸附反應物，最外層d電子與氫原子或者氧原子易形成共價鍵，所以具有較高的催化活性和選擇性，從而在石油、化工、醫藥、能源、電子等領域中發揮重要作用。但是由于貴金屬資源稀少和催化效率的原因，目前在實際應用中受到很大的限制。通常，影響催化反應催化效率的關鍵因素包括以下三點：催化活性表面，催化劑的穩定性和選擇性。針對以上三個關鍵因素，大量的研究人員一直致力于優化現有的催化劑體系和開發新型高效的催化劑。

與宏觀材料相比，納米粒子鑒于其納米尺度的粒徑，通常擁有更大的比表面，更多的活性位點，能夠表現出更優的催化活性，因此制備納米尺度的催化劑在催化研究領域已經得到了廣泛應用和發展。然而納米粒子作為催化劑最大的問題是其高表面能很容易引起單體之間的聚集或融合，致使催化劑降低或失去催化活性。因此在制備貴金屬納米催化劑時不但控制得到更小的納顆粒尺寸，還要保持催化劑粒子更好的分散性。目前用于解決這個問題的常見方法就是納米催化劑固相負載。在研究負載型納米催化劑中，碳納米管作為載體是有特別意義的，因為其不但具有獨特的一維結構，較大的比表面，高化學穩定性和熱穩定性，而且在電子傳輸、光學吸收等方面也有優勢。目前，在碳納米管上沉積貴金屬納米粒子所產生的多相納米結構的確具有優異的催化活性。迄今為止，在碳納米管上沉積貴金屬納米粒子的方法很多，如氫還原法熱分解法、電化學法和化學還原法。我們采用的是一種不需要模板或種子生長的方法，以碳納米管為載體，以1，2-十四二醇為還原劑和表面配體，在水熱條件下，控制金屬顆粒的粒徑和粒徑分布的通用制備方法。所制備的Pt/碳納米管復合納米材料在甲醇氧化反應中表現出較高的電催化活性。該方法實驗條件溫和可控、操作簡單、實用性強，便于大規模推廣。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種在多壁碳納米管表面可控負載超細小貴金屬納米顆粒的通用方法。利用原位還原法，在多壁碳納米管表面負載粒徑尺度超細小，分散均勻的貴金屬顆粒，制備得到貴金屬/碳納米管復合納米材料。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種在多壁碳納米管表面可控負載貴金屬納米材料的方法，步驟如下：

步驟1、將多壁碳納米管分散到鹽酸中，超聲處理，離心、水洗至中性，得到純化的多壁碳納米管，真空干燥備用；

步驟2、將步驟1得到的純化的多壁碳納米管分散到濃硝酸和濃硫酸的混酸中，超聲處理，離心、洗滌至中性，得到的功能化的多壁碳納米管，真空干燥備用；

步驟3、將步驟2得到的功能化的多壁碳納米管分散到去離子水中，得到分散液，通過堿性溶液調節分散液的pH，再加入貴金屬化合物和有機長鏈醇，攪拌，得到混合液；

步驟4、將步驟3得到混合液放入聚四氟乙烯內襯反應釜中，密封，水熱處理；