一种纳米棒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米棒及其制备方法与应用，所述纳米棒的制备方法包括在溶剂的存在下，将可溶性铂盐、可溶性铜盐、还原剂与金纳米棒接触，相对于每摩尔的金原子，所述可溶性铂盐的用量为0.1-0.5mol，所述可溶性铜盐的用量为0.01-3mol，所述还原剂的用量为2-20mol。本发明专利技术制得的纳米棒具有CuPt合金纳米岛结构，对底物的催化有选择性且催化效率高，特别是对OPD、TMB+H2O2体系和H2O2的催化活性显著高于表面仅沉积有铂的金纳米棒的催化活性，因此本发明专利技术方法制得的纳米棒可望应用于化学和生物催化领域。另外，本发明专利技术的发明专利技术人发现，随着可溶性铜盐用量和可溶性铂盐用量的比值的增加，CuPt合金纳米岛结构逐渐向金纳米棒的两头聚集，因此本发明专利技术的方法能够获得不同形貌、不同组成的纳米棒。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种纳米棒及其制备方法与应用，所述纳米棒的制备方法包括在溶剂的存在下，将可溶性铂盐、可溶性铜盐、还原剂与金纳米棒接触，相对于每摩尔的金原子，所述可溶性铂盐的用量为0.1-0.5mol，所述可溶性铜盐的用量为0.01-3mol，所述还原剂的用量为2-20mol。本专利技术制得的纳米棒具有CuPt合金纳米岛结构，对底物的催化有选择性且催化效率高，特别是对OPD、TMB+H2O2体系和H2O2的催化活性显著高于表面仅沉积有铂的金纳米棒的催化活性，因此本专利技术方法制得的纳米棒可望应用于化学和生物催化领域。另外，本专利技术的专利技术人发现，随着可溶性铜盐用量和可溶性铂盐用量的比值的增加，CuPt合金纳米岛结构逐渐向金纳米棒的两头聚集，因此本专利技术的方法能够获得不同形貌、不同组成的纳米棒。【专利说明】一种纳米棒及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种纳米棒及其制备方法与应用，具体地，涉及一种具有铜钼(CuPt)合金纳米岛结构的纳米棒的制备方法以及由该方法制得的具有CuPt合金纳米岛结构的纳米棒及其在催化氧化反应和/或歧化反应中的应用。
技术介绍
Pt以及基于Pt的合金纳米颗粒是一类重要的工业催化剂，例如作为汽车尾气低温还原和其他一些重要的化学反应的催化剂。目前，已有大量的研究表明可通过调控Pt纳米颗粒的尺寸、形貌以及结构来提高Pt的催化性能。作为燃料电池的主导电极材料，纯Pt催化剂极容易吸附燃料小分子的氧化中间产物如CO等造成催化剂中毒，催化活性降低。Pt和其他金属如Ru、Rh、Ag、Au等形成双金属或者三金属纳米结构在极大的提高抗CO中毒能力和保持良好的催化活性外，还能降低催化剂的消耗成本。加入一定量的Fe、Co、Ni等过渡元素也能显著提高催化活性，与纯Pt相比成本更低。另外，在贵金属Pt表面构建具有配位不饱和的过渡金属氧化物纳米结构(FeO，NiO, CoO)，已成功实现了室温条件下分子氧的高效活化。在钼纳米颗粒的合金中，涉及钼铜合金纳米颗粒的研究还相对较少。CuPt合金在催化加氢/脱水，氯化碳氢化合物的脱氯作用，NOx还原及CO的氧化等方面有重要的应用。目前，CuPt合金纳米颗粒的已报道的合成方法有热分解法，电沉积,福 身寸 分 角军 法和反相胶束法等。Kim 等人用热分解的方法在非极性溶剂中制备了的CuPt纳米棒(长径比分别为1，6，11，其中长分别为2.5nm, 14nm,27.4nm，直径均为2.5nm)，之后通过配体交换得到了水溶性CuPt纳米棒。在这种方法中，前驱物需要在120°C氮气保护下反应20分钟融化，接着还需要在225°C反应30分钟才能得到非极性的CuPt纳米棒。之后为了增加其水溶性，还需要进行配体交换。Liu等人用相似的方法合成了直径为2.5nm,长径比在5?25之间可调的CuPt纳米棒。Kloke等人用循环电沉积的办法得到的Pt电极近表面的Cu含量在3± latom%。Yamamoto等人提出的福射分解法需要使用4.8MeV的电子束照射才能驱动反应,合成的CuPt颗粒大概在2.1nm0 Wang等人用水、十六烷基三甲基溴化铵、异辛烷、丁醇形成的油包水微乳液与水合肼还原前驱体得到PtCu3合金颗粒(平均直径为1.6nm)。以上方法制备条件相对苛刻或者操作上较繁琐，制得的CuPt合金的组成上也相对受限，而纳米颗粒的催化性质与组成有很大的依赖性，因此导致难以实现从组成上对纳米颗粒的催化活性进行调控。此外，目前对CuPt合金作为催化剂的报导中，其对底物的选择性尚未见报导，有待进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种组成可控、对底物的催化有选择性且催化效率高的具有CuPt合金纳米岛结构的纳米棒及其制备方法与应用。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种纳米棒的制备方法，该方法包括在溶剂的存在下，将可溶性钼盐、可溶性铜盐、还原剂与金纳米棒接触，相对于每摩尔的金原子，所述可溶性钼盐的用量为0.1-0.5mol,所述可溶性铜盐的用量为0.01-3mol,所述还原剂的用量为2-20mol。另一方面，本专利技术提供了由上述方法制得的纳米棒。再一方面，本专利技术提供了上述方法制得的纳米棒在催化氧化反应和/或歧化反应中的应用。本专利技术制得的纳米棒具有CuPt合金纳米岛结构，对底物的催化有选择性且催化效率高，特别是对0PD、TMB+H202体系和H2O2的催化活性显著高于表面仅沉积有钼的金纳米棒的催化活性，因此本专利技术方法制得的纳米棒可望应用于化学和生物催化领域。而且本专利技术的方法简单、快速、重复性高，在室温下就可以进行，所使用的试剂价廉、环境友好，是一种简便、灵活、低能耗的绿色化学合成方法。另外，本专利技术的专利技术人发现，随着可溶性铜盐用量和可溶性钼盐用量的比值的增力口，CuPt合金纳米岛结构逐渐向金纳米棒的两头聚集，因此本专利技术的方法能够获得不同形貌、不同组成的纳米棒。本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【专利附图】【附图说明】附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1是实施例1、3、4、5、7以及对比例1_2所得的纳米棒的紫外-可见-近红外吸收光谱图；图2是对比例2所得的纳米棒(图2 (a))和实施例1，4，7所得的纳米棒(图2(b)-图2 (d))的透射电镜形貌图；图2 Ce)为金纳米棒溶液中的金纳米棒的形貌图；图3是实施例7和对比例2所得的纳米棒的场发射透射电子显微镜得到的STEM元素面分布图；其中A为实施例7所得纳米棒的元素面分布图；B为对比例2所得纳米棒的元素面分布图；图4是本专利技术的纳米棒和对比例2所得的纳米棒对AA和双氧水H2O2催化氧化得到的初始反应速度与ICP-AES所测的Cu/Pt的关系图；图5是实施例7和对比例2所得的纳米棒对OPD单底物以及OPD与H2O2双底物体系的催化氧化；图6是实施例7和对比例2所得的纳米棒对TMB单底物以及TMB与H2O2双底物体系的催化氧化；图7是实施例10所得的纳米棒的透射电镜形貌图；图8是实施例11中分别以金纳米棒和Au@Pt0.1为种子，只加入Cu盐得到的400nm处吸光度随时间的变化图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供的纳米棒的制备方法包括在溶剂的存在下，将可溶性钼盐、可溶性铜盐、还原剂与金纳米棒接触，相对于每摩尔的金原子，所述可溶性钼盐的用量为0.1-0.5mol，所述可溶性铜盐的用量为0.01-3mol，所述还原剂的用量为2_20mol。其中，所述溶剂可以为制备纳米棒时使用的各种溶剂，例如，水。本专利技术的专利技术人发现，如果可溶性钼盐、可溶性铜盐、还原剂与金纳米棒的用量不在本专利技术限定的上述范围内，则难以获得催化活性高并具有CuPt合金纳米岛结构的纳米棒。本专利技术中，对所述接触的条件没有特别限定，优选情况下，所述接触的条件包括温度为 25-40°C，时间为 20-180min。本专利技术中，对所述可溶性钼盐、可溶性铜盐、还原剂与金纳米棒接触的先后顺序没有特别的要求，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米棒的制备方法，其特征在于，该方法包括在溶剂的存在下，将可溶性铂盐、可溶性铜盐、还原剂与金纳米棒接触，相对于每摩尔的金原子，所述可溶性铂盐的用量为0.1‑0.5mol，所述可溶性铜盐的用量为0.01‑3mol，所述还原剂的用量为2‑20mol。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓娜，吴晓春，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11