[發明專利]一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料

有效

• 申請號: 201811461992.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111250692B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 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: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00
• 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的材料，該材料由保護劑、溶劑和兩種金屬原子M₁，M₂組成。以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。其中金屬可占保護劑重量的任意比例。本發明采用特殊的保護劑，避免了溶液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?異核雙金屬原子區別于納米級金屬合金、金屬有機類化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，具體材料為一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料。

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。

該發明中介紹了一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料，該材料能穩定存在與含有保護基的溶劑中，雙金屬原子中至少有一個還原態的金屬原子。這與文獻中報道的金屬有機化合物不同。Marc-Etienne Moret，Bele′n Gil等介紹了多種類型的雙金屬原子配合物(Higher oxidation state organopalladium and platinum chemistry,Page 157-184；J.CHEM.SOC.DALTON TRANS,1993,3051-3057； Inorg.Chem.2006,45,7788-7798；J.Am.Chem.Soc.2011,133,3582–3591)，如 {[(C₆F₅)₃(tht)Pt]Ag(PPh₃)}(tht是tetrahydrothiophene),其結構中Pt–Ag金屬鍵中兩種金屬均以離子的形式存在，即Pt(II)–Ag(I)，且金屬中心周圍有含磷、碳等配體。雙金屬原子配合物{[(NN)PtMe₂]CuOTf}的結構如右式所示以及結構為的雙金屬原子配合物中，金屬鍵由Pt(II)–Cu(I)組成，金屬中心周圍有含磷、碳配體，以穩定其結構。以及雙原子金屬配化合物(IMes)Cu-Fp中(J.Am.Chem.Soc.2013,135,17258-17261)，結構為

金屬鍵由Fe–Cu組成，金屬中心周圍有含氮、碳配體，以穩定其結構。綜上所述的雙金屬原子配合物中，金屬的價態為非還原態，且其結構中至少有一個金屬中心與含氮、磷或含碳配體形成金屬-碳鍵、金屬-氮或金屬-磷鍵。即所報道的雙金屬配合物是金屬有機類化合物。這與該發明中介紹的一種溶液中穩定的異核雙金屬原子材料不同。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在溶液中穩定的貴金屬孤原子材料。