[發明專利]一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811450907.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111250725B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 張宗超;李會香
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/07;B22F1/17
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明提供了一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料的制備方法，該材料制備的過程中用含有硅氧基團以及聚醚基團的嵌段共聚物為保護劑，使還原態的異核雙金屬原子穩定存在。本發明系首次在溶液中制得異核雙金屬原子材料，提供了一種數目可控的異核雙金屬原子材料的合成方法。通過采用特殊的保護劑，避免了合成過程中初級孤原子的聚積導致同核或者異核納米粒子的產生。該材料?異核金屬原子區別于納米級金屬合金、雙金屬有機配合物以及負載型單原子，具有較好的經濟效益，可用于能源材料、醫藥合成、醫療材料、催化劑制備等領域。

技術領域

本發明屬于新材料發明領域，具體涉及一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料的制備方法。

背景技術

金屬合金材料相對于單金屬材料具有明顯的優勢，比如電子結構、幾何結構等方面的可調節性，使得金屬合金材料的應用范圍更加廣闊。在過去的幾十年中，金屬合金材料庫已經豐富，包括Pd-Co，Pd-Cu，Pt-Fe，Pt-Re，Pt-Ni，Pt-Au。金屬合金材料的類型存在多樣化，包括體相合金、表面合金和近表面合金。合金材料的結構包括核殼結構、雙金屬納米粒子，納米枝晶等。貴金屬合金因其優良的性能成為現代工業中廣泛應用的材料。由于其高溫抗腐蝕性、高可靠性、高精度和長的使用壽命等特點，被廣泛應用于航空航天、航海工業和軍工用精密儀器制作中，如彈簧片、膜盒、導電游絲、軸尖等原件。同時，由于貴金屬合金材料具有獨特的電子結構可調控性，與單金屬催化劑相比，金屬合金催化劑對催化劑反應具有獨特的活性，如加氫，氧化，水煤氣變換反應，尤其是單原子合金，即金屬納米載體負載的單原子。Pt/Cu單原子合金比Cu更有效地活化C-H鍵并且保持穩定(Nature Chem.,10,2018,DOI:10.1038/NCHEM.2915)，避免了反應過程中Pt焦化問題。Pd/Au單原子合金允許在低至85K的溫度下容易地H₂活化和H原子的弱吸附(J.Phys.Chem.Lett.2016,7,480-485)。此外，單原子合金還顯示出經濟效益，即合金的單相金屬在原子級別下稀釋。雙金屬催化劑的最小尺寸限制是異核雙金屬原子催化劑，即分散在載體上的是兩個金屬原子的合金。異核雙金屬原子催化劑使金屬原子的使用效率最大化。離散異核雙金屬原子合金催化劑的研究是理解雙金屬合金催化劑在原子水平表面催化機理的基礎。

關于離散異核雙金屬原子材料的制備，在傳統的合成單原子合金的方法中，由于固體表面與貴金屬單原子的相互作用，貴金屬單原子并不是以孤立狀態存在的，其存在狀態綁定于固體表面，不易于從固體表面剝離，因而不能作為原料用于生成和制備異核雙金屬原子材料。而還原態的貴金屬原子在溶液中運動的自由度大，這對于制備異核雙金屬合金材料非常有利，有望實現異核雙金屬原子的精確且均勻的分散。基于以上的概述，如何既能克服依靠固體表面分散制備孤原子材料載量低不穩定，以及很難可控制備異核雙原子材料等缺點，又能消除溶液中初始還原態貴金屬孤原子聚集長大的生成合金或者納米粒子的趨勢，從而得到一種有效的制備異核雙金屬材料的方法具有重要的意義，也是科學技術領域的巨大挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料的制備方法。

一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料的制備方法，該方法按照以下步驟進行：

a.將保護劑、高氧化態的金屬M₁化合物前驅體、還原劑和溶劑按照一定比例充分混合；在條件1下，得到還原態的金屬M₁的單原子溶液；

b.還原態的金屬M₁的單原子溶液中加入氧化態的金屬M₂化合物前驅體，在條件2下，得到異核雙金屬原子的溶液(透明溶液)。

所述高氧化態的金屬M₁化合物前驅體、金屬M₂化合物前驅體中的M₁、M₂均為過渡金屬。