高擔載量的納米鉑及其制備方法
【專利摘要】本申請公開了一種高擔載量納米鉑的制備方法，包括步驟：s1、制備石墨化氮化碳；s2、將石墨化氮化碳溶解在去離子水中，混合均勻后超聲分散直至溶液變成均勻的米白色；s3、調節(jié)溶液的PH值至3~5；s4、通入惰性氣體，同時加入氯鉑酸溶液，惰性氣體通入的時間不低于30min；s5、利用紫外光進行光照，光照時間為2.5~4h，獲得高擔載量的納米鉑。利用該制備方法可得到高擔載量、小尺寸、窄分布、高分散的鉑催化劑。
【專利說明】高擔載量的納米鉑及其制備方法

【技術領域】
[0001]本申請涉及化工領域，特別是涉及一種高擔載量的納米鉬及其制備方法。

【背景技術】
[0002]化工生產上，鉬族金屬是最好的催化劑，如硝酸生產的鉬網(wǎng)觸媒等；鉬族金屬還可用于汽車尾氣的凈化，保護環(huán)境；鉬又可被用做燃料電池、心臟起搏器、生物傳感器的電極。鉬的性能優(yōu)異、用途廣泛，但是資源有限。如何有效的利用，至關重要。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的提供一種高擔載量的納米鉬及其制備方法，借助于g_C3N4(石墨化氮化碳)為介質，得到高擔載量、小尺寸、窄分布、高分散的鉬催化劑。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
一種高擔載量納米鉬的制備方法，包括步驟:
S1、制備石墨化氮化碳；
s2、將石墨化氮化碳溶解在去離子水中，混合均勻后超聲分散直至溶液變成均勻的米白色；
S3、調節(jié)溶液的PH值至3飛；
s4、通入惰性氣體，同時加入氯鉬酸溶液，惰性氣體通入的時間不低于30min ； s5、利用紫外光進行光照，光照時間為2.5?4h，獲得高擔載量的納米鉬。
[0005]優(yōu)選的，在上述的高擔載量納米鉬的制備方法中，所述步驟Si中，所述石墨化氮化碳的制備方法具體包括:
(1)將尿素晶體研磨充分，然后進行烘干；
(2)室溫開始加熱，升溫速率I?5°C/min，升溫至40(T60(TC保持2?4h ；
(3)用稀硝酸進行溶解；
(4)水洗、抽濾、烘干獲得石墨化氮化碳。
[0006]優(yōu)選的，在上述的高擔載量納米鉬的制備方法中，所述的步驟(I)中，烘干的溫度為5(T80°C ;所述稀硝酸的濃度為0.0Γ0.2mol/L。
[0007]優(yōu)選的，在上述的高擔載量納米鉬的制備方法中，所述的步驟s2中，超聲所采用的儀器為KQ-300DA型數(shù)控超聲波清洗器，超聲時間大于等于lh。
[0008]優(yōu)選的，在上述的高擔載量納米鉬的制備方法中，所述的步驟S3中，加入濃度為0.1?5mol/L的乙酸調節(jié)PH值。
[0009]優(yōu)選的，在上述的高擔載量納米鉬的制備方法中，所述的惰性氣體為氮氣。
[0010]優(yōu)選的，在上述的高擔載量納米鉬的制備方法中，所述氯鉬酸溶液的濃度為5?20mg/mLo
[0011]優(yōu)選的，在上述的高擔載量納米鉬的制備方法中，所述的步驟s5中，紫外光的發(fā)生裝置為氣燈。
[0012]本發(fā)明還公開了一種高擔載量納米鉬，采用上述的方法制備獲得。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明通過調控預反應和反應過程中的各個反應時間、優(yōu)化反應儀器等方面著手，旨在得到高擔載量(最高可達3.2*104個/um2)、小尺寸(2?3nm)、窄分布(尺度在l_5nm之間)、高分散的鉬催化劑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1所示為實施例1中獲得的石墨化氮化碳的形貌像(bar=50nm)以及其結構式； 圖2所示為實施例1中獲得的納米鉬的TEM高分辨率像(bar=5nm)；
圖3所示為實施例1中獲得的納米鉬的STEM像(bar=50nm)；
圖4所示為實施例1中獲得的納米鉬的TEM形貌像(bar=100nm)；
圖5所示為實施例1中獲得的納米鉬的尺度分布以及其擬合曲線；
圖6所示為實施例1中獲得的納米鉬的選區(qū)衍射圖。

【具體實施方式】
[0016]研究表明，催化劑的尺寸和粒度分布以及分散程度決定其催化性能。
[0017]本發(fā)明實施例公開了一種高擔載量納米鉬的制備方法，包括步驟:
S1、制備石墨化氮化碳；
s2、將石墨化氮化碳溶解在去離子水中，混合均勻后超聲分散直至溶液變成均勻的米白色；
S3、調節(jié)溶液的PH值至3飛；
s4、通入惰性氣體，同時加入氯鉬酸溶液，惰性氣體通入的時間不低于30min ； s5、利用紫外光進行光照，光照時間為2.5?4h，獲得高擔載量的納米鉬。
[0018]上述的制備方法中，優(yōu)選地，石墨化氮化碳的制備方法具體包括:
(1)將尿素晶體研磨充分，然后進行烘干；
(2)室溫開始加熱，升溫速率I?5°C/min，升溫至40(T60(TC保持2?4h ；
(3)用稀硝酸進行溶解；
(4)水洗、抽濾、烘干獲得石墨化氮化碳。
[0019]上述步驟(I)中，烘干的溫度優(yōu)選為5(T80°C ;所述稀硝酸的濃度優(yōu)選為0.01?0.2mol/L。
[0020]上述的步驟s2中，超聲所采用的儀器優(yōu)選為KQ-300DA型數(shù)控超聲波清洗器，超聲時間大于等于Ih ;步驟s3中，優(yōu)選加入濃度為0.r5mol/L的乙酸調節(jié)PH值；惰性氣體優(yōu)選為氮氣，也可以為氬氣、氦氣等其他惰性氣體；氯鉬酸溶液的濃度優(yōu)選為5?20mg/mL ;紫外光的發(fā)生裝置優(yōu)選為氙燈，可以用不同型號的儀器代替，也可以用其他紫外光發(fā)生器(如紫外燈管等)代替。
[0021]本發(fā)明通過下列實施例作進一步說明:根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結果僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。
[0022]實施例1
鉬催化劑的制備步驟包括:
S1、制備石墨化氮化碳(g_C3N4)，具體包括:
(1)將尿素晶體(CO(NH2)2)研磨充分，在50°C的環(huán)境下烘干；
(2)在馬弗爐(FisherScientific)中煅燒3h,升溫速率1°C/min ;
(3)用稀硝酸HNO3 (0.0ImoI/L)溶解；
(4)水洗、抽濾并烘干獲得石墨化氮化碳。
[0023]圖1所示為實施例1中獲得的石墨化氮化碳的形貌像(bar=50nm)以及其結構式。
[0024]s2、將干燥的石墨化氮化碳10mg溶解于10mL去離子水中(石英燒杯中)，攪拌過夜，利用KQ-300DA型數(shù)控超聲波清洗器(超聲功率為90%)超聲分散2h，溶液變成均勻的米白色。
[0025]S3、加入濃度為0.lmol/L的乙酸，調節(jié)PH值為3。
[0026]s4、通入氮氣,通氣過程中加入濃度為5mg/mL的氯鉬酸溶液500 uL,氮氣通入時間為30min。
[0027]s5、利用(PLS-SXE300)氙燈光源進行光照反應3.5h，得到目標產物。
[0028]圖2所示為實施例1中獲得的納米鉬的TEM高分辨率像(bar=5nm)。由圖中可以估算出鉬納米顆粒的擔載量約為3.2*104個/um2。
[0029]圖3所示為實施例1中獲得的納米鉬的STEM像(bar=50nm)。由圖中可以看出分散性好，鉬納米顆粒的擔載量約為1.15*104個/um2。
[0030]圖4所示為實施例1中獲得的納米鉬的TEM形貌像(bar=100nm)。
[0031]圖5所示為實施例1中獲得的納米鉬的尺度分布以及其擬合曲線。由圖中可以看出，擬合結果符合曲線，峰值約為2.4nm,尺度分在5nm以下,均一'丨生好。
[0032]圖6所示為實施例1中獲得的納米鉬的選區(qū)衍射圖。由圖中可以看出，符合Pt的Fm3m(225)空間群，F(xiàn)cc排列。
[0033]實施例2
鉬催化劑的制備步驟包括:
S1、制備石墨化氮化碳(g_C3N4)，具體包括:
(1)將尿素晶體(CO(NH2)2)研磨充分，在80°C的環(huán)境下烘干；
(2)在馬弗爐(FisherScientific)中煅燒3h,升溫速率5°C/min;
(3)用稀硝酸HNO3(0.2mol/L)溶解；
(4)水洗、抽濾并烘干獲得石墨化氮化碳。
[0034]s2、將干燥的石墨化氮化碳10mg溶解于10mL去離子水中(石英燒杯中)，攪拌過夜，利用KQ-300DA型數(shù)控超聲波清洗器(超聲功率為90%)超聲分散lh，溶液變成均勻的米白色。
[0035]S3、加入濃度為5mol/L的乙酸，調節(jié)PH值為5。
[0036]s4、通入氮氣,通氣過程中加入濃度為20mg/mL的氯鉬酸溶液500 uL,氮氣通入時間為30min。
[0037]s5、利用(PLS-SXE300)氙燈光源進行光照反應2.5h，得到目標產物。
[0038]綜上所述，本發(fā)明提供的制備方法投入應用后具有的有益效果在于:反應條件溫和、工藝可控性強、設備簡易；犧牲性物質為g_C3N4 (尿素的煅燒產物)，廉價易得、易實現(xiàn)且污染??；制備工藝有利于推廣至規(guī)?；I(yè)生產；通過調節(jié)反應濃度、反應溫度、反應時間、優(yōu)化設備，可實現(xiàn)對納米鉬催化劑(2?3nm)的可控生產。可以得到高擔載量、窄分布、高分散的鉬催化劑。
[0039]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0040]以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。
【權利要求】
1.一種高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于，包括步驟: S1、制備石墨化氮化碳； s2、將石墨化氮化碳溶解在去離子水中，混合均勻后超聲分散直至溶液變成均勻的米白色； S3、調節(jié)溶液的PH值至3飛； s4、通入惰性氣體，同時加入氯鉬酸溶液，惰性氣體通入的時間不低于30min ； s5、利用紫外光進行光照，光照時間為2.5?4h，獲得高擔載量的納米鉬。
2.根據(jù)權利要求1所述的高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于:所述步驟Si中，所述石墨化氮化碳的制備方法具體包括: (1)將尿素晶體研磨充分，然后進行烘干； (2)室溫開始加熱，升溫速率I?5°C/min，升溫至40(T60(TC保持2?4h ； (3)用稀硝酸進行溶解； (4)水洗、抽濾、烘干獲得石墨化氮化碳。
3.根據(jù)權利要求2所述的高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于:所述的步驟(I)中，烘干的溫度為5(T80°C ;所述稀硝酸的濃度為0.0Γ0.2mol/L。
4.根據(jù)權利要求1所述的高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于:所述的步驟s2中，超聲所采用的儀器為KQ-300DA型數(shù)控超聲波清洗器，超聲時間大于等于lh。
5.根據(jù)權利要求1所述的高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于:所述的步驟s3中，加入濃度為0.1?5mol/L的乙酸調節(jié)PH值。
6.根據(jù)權利要求1所述的高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于:所述的惰性氣體為氮氣。
7.根據(jù)權利要求1所述的高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于:所述氯鉬酸溶液的濃度為5?20mg/mL。
8.根據(jù)權利要求1所述的高擔載量納米鉬的制備方法，其特征在于:所述的步驟s5中，紫外光的發(fā)生裝置為氙燈。
9.一種高擔載量納米鉬，其特征在于:采用權利要求1至8任一所述的方法制備獲得。
【文檔編號】B01J27/24GK104415773SQ201310396276
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權日:2013年9月4日
【發(fā)明者】朱國青, 汪冬紅, 張玥薇, 陳韋, 張錦平 申請人:中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所