[發明專利]一種組分可調的單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶的合成方法

有效

• 申請號: 202210292361.2
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114621763B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 董安鋼;蔡青福;楊東
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C09K11/77
• 分類號: C09K11/77;C09K11/60;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明提供了一種普適性合成單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶的合成方法，包括以下步驟：將油酸鈉分散于乙醇水混合溶劑中后加入等摩爾比的五種或五種以上金屬陽離子，此時加入正己烷并60?supgt;o/supgt;C攪拌一小時后分液收集正己烷相；然后用乙醇和水混合溶劑洗滌多次后旋蒸得到高熵金屬油酸鹽；最后溶劑法高溫熱解即得到單分散金屬氧化物膠體納米晶。本發明可以制備多種單分散高熵金屬氧化物膠體納米粒子，成分可調、且可以組裝成多種結構，具有很好的應用前景。第一次實現了有機相分散的單分散膠體金屬氧化物納米粒子的合成，填補了現在無法合成單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶的空白，具有很好的發明創造意義。

技術領域

本發明屬于材料和無機化學領域，具體來說是一種高熵金屬氧化物膠體納米晶的合成方法，尤其是一種組分可調的單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶的合成方法。

背景技術

高熵金屬氧化物是一類具有商業應用前景的相對廉價催化劑，因為多金屬之間的協同作用，往往具有增益的催化效果。而且因為各種金屬之間原子半徑和晶格參數之間的差異，高熵金屬氧化物晶格往往具有更多的缺陷，衍生出更多的氧空位或金屬空位，表現出更好的催化特性，因此具有很好的商業應用價值，有望取代目前商業應用上昂貴的貴金屬催化劑，大大降低燃料電池成本，推進新能源事業的發展。

目前開發出多種高熵金屬氧化物合成方法，常將金屬陽離子無機鹽空氣氛圍下高溫熱解得到，所得高熵金屬氧化物無固定形貌、粒徑大且分布寬、團聚嚴重、活性位點暴露少、催化活性受限。因此無法滿足日益增長的能源需求。

總之，現有的高熵金屬氧化物合成方法是單一的，一種方法只能合成一種高熵金屬氧化物。而且制備出來的二維片形貌不可調，尺寸分布大，團聚嚴重。因此，開發一種合成組分可調的單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶方法很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種組分可調的單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶的合成方法，本發明通過高熵金屬油酸鹽熱解制備出組分可調的單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶。

本發明提出的一種組分可調的單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶的合成方法，具體步驟如下：

（1）將油酸鈉分散于乙醇和水組成的混合溶劑中；

（2）向步驟（1）所得的溶液中緩慢加入等摩爾比的五種或五種以上金屬陽離子組成的混合溶液，然后加入同體積的正己烷溶劑，得到反應體系；所述的金屬陽離子為鐵離子、錳離子、鈷離子、鋅離子、鎳離子、鈰離子、鉻離子鎂離子、釕離子或鈀離子中的五種或以上；

（3）將步驟（2）所得反應體系在50-70℃下攪拌反應50-70分鐘，收集正己烷溶劑相，并用水和乙醇組成的混合溶劑洗滌若干次，然后旋蒸掉正己烷溶劑，得到高熵金屬油酸鹽；

（4）將步驟（3）所得高熵金屬油酸鹽在十八烯溶劑中高溫熱解，即得到單分散高熵金屬氧化物膠體納米晶；高溫熱解條件為N₂氛圍，300-325℃下熱解1-4小時。

本發明中，步驟（2）中的金屬離子溶液為摩爾比1：1：1：1：1的氯化鐵、氯化錳、氯化鈷、硝酸鋅和硝酸鎳組成的混合溶液。

本發明中，步驟（2）中的金屬離子溶液為摩爾比1：1：1：1：1的氯化鐵、氯化錳、氯化鈷、硝酸鋅和硝酸鈰組成的混合溶液。

本發明中，步驟（2）中的金屬離子溶液為摩爾比1：1：1：1：1的氯化鐵、氯化錳、氯化鈷、硝酸鋅和硝酸鎂組成的混合溶液。

本發明中，步驟（2）中的金屬離子溶液為摩爾比1：1：1：1：1的氯化鐵、氯化錳、氯化鈷、硝酸鋅和硝酸釕組成的混合溶液。

本發明中，步驟（2）中的金屬離子溶液為摩爾比1：1：1：1：1：1的氯化鐵、氯化錳、氯化鈷、硝酸鋅、氯化鈀和硝酸鈰組成的混合溶液。