一種鉑鎵合金納米顆粒的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉬鎵合金納米顆粒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與體相材料相比，貴金屬納米材料表現(xiàn)出諸多截然不同的物理化學(xué)性質(zhì)，在航天、能源、醫(yī)藥、環(huán)保、化工和光電領(lǐng)域顯出了廣泛的應(yīng)用前景。研宄表明，貴金屬納米材料的性質(zhì)與其形貌和尺寸密切相關(guān)，人們可以通過(guò)控制貴金屬納米材料的形貌結(jié)構(gòu)和尺寸大小來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其性能的調(diào)控，然而如何實(shí)現(xiàn)貴金屬納米材料的可控合成是實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用的關(guān)鍵。
[0003]鉑作為一種常見(jiàn)的貴金屬材料，基于其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在催化領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用，但是鉑催化劑在使用時(shí)還存在一些問(wèn)題，例如，鉑催化劑是應(yīng)用最為廣泛的電催化劑材料，其高昂的成本和稀缺的資源被普遍視為燃料電池商業(yè)化的最大障礙，再加上鉑應(yīng)用于燃料電池時(shí)會(huì)被一氧化碳或一些其他的污染源毒化導(dǎo)致產(chǎn)生一系列技術(shù)上的問(wèn)題，因此，亟需研宄新型的高性能、低成本的電催化劑材料代替鉑作為燃料電池的電極來(lái)克服這些制約因素。研宄表明，制備復(fù)合催化劑有助于提高鉑催化劑的穩(wěn)定性和反應(yīng)活性，例如在鉑催化劑中添加鎵元素作為助劑時(shí)，不僅能夠顯著提高催化劑的反應(yīng)活性，并且能夠改善催化劑的穩(wěn)定性，通過(guò)調(diào)節(jié)催化劑中鎵的含量，能夠使得催化劑呈現(xiàn)較好的芳構(gòu)化、異構(gòu)化或加氫裂解反應(yīng)的選擇性?，F(xiàn)有的制備復(fù)合催化劑的方法包括物理混合、活性納米粒子負(fù)載于載體、金屬羰基的分解、金屬鹽的還原以及雙金屬的共同還原等。然而物理混合方法制備的復(fù)合催化劑成分和粒徑分布不均勻；負(fù)載法制備方法得到催化劑納米復(fù)合程度比較低，重復(fù)性差，雖然可以通過(guò)后處理增加復(fù)合程度，但是會(huì)在一定程度上降低催化劑的催化性能和增加工藝成本；化學(xué)還原和熱分解等方法存在合成機(jī)理不清楚、產(chǎn)率較低、重復(fù)性差、無(wú)法大規(guī)模合成等諸多問(wèn)題。因此開(kāi)發(fā)一種高效制備成分分布均勻、尺寸形貌可控的復(fù)合催化劑的方法對(duì)鉑基催化劑的實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的意義。
[0004]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研宄創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種高效制備鉑鎵合金納米顆粒的方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種制得的鉑鎵合金納米顆粒具有尺寸分布均勻、成分可調(diào)、粒徑分布窄等優(yōu)點(diǎn)的鉑鎵合金納米顆粒的制備方法。
[0006]本發(fā)明的鉑鎵合金納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)混合:將乙酰丙酮鉑固體粉末和乙酰丙酮鎵固體粉末融入不飽和胺中并混勻，得到混合溶液，優(yōu)選的，不飽和胺為油胺；
[0008]2)反應(yīng):在無(wú)水無(wú)氧環(huán)境下加熱所述混合溶液，得到反應(yīng)液；
[0009]3)回收:離心所述反應(yīng)液、并洗滌回收沉淀，得到鉑鎵合金納米顆粒。
[0010]在上述體系中，油胺起到溶劑、還原劑和表面活性劑的三重作用，利用油胺還原性將鉑、鎵前驅(qū)體，在高溫下共同還原制備出尺寸可控、成分可調(diào)的鉑鎵合金納米顆粒。
[0011]油胺又稱9-十八烯胺，分子式為CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 7CH2NH2，為C18不飽和胺，無(wú)色至淡黃色液體或結(jié)晶，刺激性氣味，有腐蝕性，熔點(diǎn)18-26°C，沸點(diǎn)348-350°C，密度0.83，不溶于水，溶于乙醇或乙醚。
[0012]乙酰丙酮鉑固體粉末為黃色固體粉末，常溫常壓下穩(wěn)定，在249-252?融化并分解；乙酰丙酮鎵固體粉末為白色固體粉末，在196-198?融化并分解。為了保證反應(yīng)效果，所述步驟2)中，反應(yīng)溫度為280°C?350°C，反應(yīng)時(shí)間為I?2h，反應(yīng)氣壓為11Pa?103Pa。
[0013]具體實(shí)驗(yàn)步驟，可采用如下方式:
[0014]I)在手套箱中稱取一定量的乙酰丙酮鎵固體粉末和乙酰丙酮鉑固體粉末于反應(yīng)器中，，反應(yīng)器可選用三頸燒瓶，同時(shí)移取一定量油胺，搖晃使其混合均勻，制成混合溶液；
[0015]2)將步驟I)中所述配置好的盛有混合溶液的反應(yīng)器連接至接有氮?dú)獾耐分?，使用加熱套使其升溫?80°C?350°C，并維持反應(yīng)時(shí)間為I?2h ;
[0016]3)待反應(yīng)結(jié)束，冷卻至室溫，然后離心洗滌，使用環(huán)己烷作為良溶劑，乙醇作為不良溶劑進(jìn)行洗滌。
[0017]本發(fā)明還提供一種鉑鎵合金納米顆粒，由上述方法制得，通過(guò)調(diào)節(jié)乙酰丙酮鎵以及乙酰丙酮鉑的稱取量，來(lái)控制得到不同尺寸以及不同成分的鉑鎵合金納米顆粒，調(diào)節(jié)尺寸在4-10nm之間。
[0018]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]采用一步法，使用油胺溶液作為溶劑、還原劑以及表面活性劑，在氮?dú)猸h(huán)境中，利用油胺的還原作用高溫下促進(jìn)二者的共同還原、成核以及生長(zhǎng)。在一個(gè)新產(chǎn)品的合成領(lǐng)域，本發(fā)明所述的合成鉑鎵合金納米顆粒的方法可在短時(shí)間內(nèi)完成，而高溫條件下使用氮?dú)獗Ｗo(hù)整個(gè)合成體系使得制備過(guò)程更加合理，更加容易控制顆粒粒度，該方法不僅大大縮短了鉑鎵合金納米顆粒的合成時(shí)間，而且所得到的鉑鎵合金納米顆粒尺寸均一性良好，并且通過(guò)改變鉑、鎵前驅(qū)體的濃度以及比例可有效地調(diào)控納米顆粒的尺寸以及合金中各組分的含量，為鉑鎵合金納米顆粒的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。通過(guò)本發(fā)明所述的方法制得的鉑鎵合金納米顆粒具有尺寸分布均勻、成分可調(diào)、粒徑分布窄等優(yōu)點(diǎn)，在納米催化、磁學(xué)應(yīng)用、信息存儲(chǔ)、納米醫(yī)學(xué)、生物傳感、以及光熱技術(shù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。
[0020]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例四中鉑鎵合金納米顆粒的X射線粉末衍射譜圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例四中鉑鎵合金納米顆粒不同放大倍數(shù)下的的透射電子顯微鏡圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例四中鉑鎵合金納米顆粒透射電鏡元素映射譜圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例五多種鉑鎵合金納米顆粒的X射線粉末衍射譜圖；
[0025]圖5是本發(fā)明實(shí)施例五多種鉑鎵合金納米顆粒的透射電子顯微鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0027]實(shí)施例一
[0028]本發(fā)明一較佳實(shí)施例所述的一種鉑鎵合金納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0029]I)混合:在手套箱中稱取0.0073g乙酰丙酮鎵固體粉末和0.0079g乙酰丙酮鉑固體粉末于反應(yīng)器中，反應(yīng)器可選用三頸燒瓶，同時(shí)移取40mL油胺加入其中，搖晃使其混合均勻，制成混合溶液；
[0030]2)反應(yīng):將步驟I)中所述配置好的盛有混合溶液的反應(yīng)器連接至接有氮?dú)獾耐分?，使用加熱套使其升溫?80°C?350°C，并維持反應(yīng)時(shí)間為I?2h ;
[0031]3)回收:待反應(yīng)結(jié)束，冷卻至室溫，然后離心洗滌，使用環(huán)己烷作為良溶劑，乙醇作為不