一种多脚状铂纳米材料的制备方法技术

一种多脚状铂纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）称取一定量的乙二醇溶液在空气中保温50~70分钟，保温温度为100~120℃；2）加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液、氯铂酸乙二醇溶液，使氯铂酸与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:10~1:1，保温1~3小时，使溶液由黄色变为黄绿色；3）再加入一定量的FeCl2溶液，保温8~12小时；4）保温结束后，以一定流量向反应容器中或者反应液中通入保护性气体驱逐反应液周围环境的氧气，最后将反应液9000~11000转/分钟离心，用乙醇洗涤多次即得成品。它具有工艺简单、成本低廉的特点，制得的多脚状铂纳米材料形貌、粒径可控，在催化领域具有较广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米粉体制备
，具体涉及一种形貌可调控的多脚状钼纳米材料的制备方法。
技术介绍
钼催化剂被广泛应用于加氢反应，汽车尾气净化以及燃料电池等领域。这些催化反应都是结构敏感的反应，钼纳米材料的形貌和晶体表面结构对催化反应的过程和速度有着深刻的影响。合成具有特定晶面取向的钼催化剂颗粒是催化领域具有挑战性的课题。El-Sayed等通过使用聚乙烯钠作为表面活性剂的方法得到了立方体Pt颗粒。在K2PtCl4-聚乙烯钠体系中，El-Sayed等发现在高聚乙烯钠浓度或者在生长的初期，生成的颗粒主要为四面体，随着生长的进行，四面体开始转化为截角八面体，最后变成立方体。所以他们认为Pt2+离子的还原和表面活性剂在颗粒表面上的竞争是控制最终形貌的关键。Song等人则通过使用维C酸作为还原剂合成出了树枝状的钼结构。Mayer等人通过模板法生长出了空心的钼结构。Herricks等人通过在反应过程中添加硝酸钠的方法来调节钼的形貌，他们认为硝酸根离子的作用是减缓了 Pt4+和Pt2+的还原速度，从而改变了钼生长过程中的反应动力学。王中林等人在750nm左右的钼球上加一系列脉冲电压制备出了二十面体的钼颗粒。这种纳米颗粒表面为{730}，{210}，或者{520}面。并且对甲醇和甲酸的电化学氧化反应表现出了很高的催化活性。但是，他们合成出的颗粒粒径和表面结构调节范围很窄，合成形貌可控的钼纳米材料仍然是催化领域具有挑战性的课题。在合成过程中，纳米粒子的成核和生长受到温度、表面活性剂浓度、离子浓度的影响。通过控制表面活性剂和金属离子的比例，反应温度，溶液的酸碱度可以调控离子的成核和生长速度，从而得到特定结构的颗粒。本专利技术提供一种采用乙二醇作为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，使用保护气体的流量来调控多脚状钼纳米材料形貌的制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对以上制备粒径和形貌可控的钼颗粒方法存在的缺陷，提供一种工艺简单、成本低廉、形貌可控的多脚状钼纳米材料制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种多脚状钼纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:1)称取一定量的乙二醇溶液在空气中保温50-70分钟，保温温度为100~l20° C ；2)加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液、氯钼酸乙二醇溶液，使氯钼酸与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为l:l0~l:l，保温1~3小时，使溶液由黄色变为黄绿色；3)再加入一定量的FeCl2溶液，保温8~12小时；4)保温结束后，以一定流量向反应容器中或者反应液中通入保护性气体驱逐反应液周围环境的氧气，最后将反应液9000-11000转/分钟离心，用乙醇洗涤多次即得成品。作为改进，所述聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液的浓度为0.05mol/r0.lmol/L。作为改进，所述步骤2)的反应液中氯钼酸浓度为0.005?0.05mol/L。再改进，所述步骤3)的反应液中FeCl2的浓度为0.005?0.04mol/L，加入FeCl2溶液与乙二醇体积比为:l:10(Tl:1000。最后，所述步骤4)的保护性气体为氮气、氦气或氩气中的一种，通入保护性气体的流量为5?200sccm，通气时间20?40分钟。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:采用乙二醇作为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，通过控制表面活性剂和金属离子的比例、反应温度、保护气体的流量来调控多脚状钼纳米材料形貌，本专利技术工艺简单、成本低廉，制得的多脚状钼纳米材料形貌、粒径可控，在催化领域具有较广阔的应用前景。【附图说明】图1为实施例1所得Pt纳米材料的TEM图像，插图为Pt纳米材料的高分辨TEM图像；图2 (a)为实施例2所得四角状Pt纳米材料的TEM图像，(b)、(c):四脚状Pt纳米材料高分辨TEM图像；图3 (a)为实施例3所得多脚状Pt纳米材料的TEM图像，(b)、(c)、(d):多脚状Pt纳米材料高分辨TEM图像；图4 (a)为实施例4所得多脚状Pt纳米材料的TEM图像，(b)、(c)、(d):多脚状Pt纳米材料颗粒高分辨TEM图像；图5 (a)为实施例5所得多脚状Pt纳米材料的TEM图像，(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g):多脚状Pt纳米材料高分辨TEM图像。【具体实施方式】以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例14毫升乙二醇100° C在空气中保温I小时，加入4毫升0.lmol/L聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液和2毫升0.04mol/L氯钼酸乙二醇溶液，保温3小时后溶液由黄色变为黄绿色，此时加入20微升0.02mol/LFeCl2溶液，保温10小时，以20sccm的流速通入氮气，通气时间为30分钟，溶液迅速变黑色。所得反应液10000转/分钟离心，用乙醇洗涤6次，洗涤之后直接TEM观测。观测结果如图1所示，所得钼纳米粒子粒径较小，有少量四脚状结构，但大部分颗粒发育不完全。实施例24毫升乙二醇110° C在空气中保温I小时，加入2毫升0.2mol/L聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液和2毫升0.04mol/L氯钼酸乙二醇溶液，保温1.5小时后溶液由黄色变为黄绿色，此时加入20微升0.02mol/LFeCl2溶液，保温10小时，以40sccm的流速通入氮气，通气时间为30分钟，溶液迅速变黑色。所得反应液10000转/分钟离心，用乙醇洗涤6次，洗涤之后直接TEM观测。观测结果如图2所示，所得产物基本上为四脚状结构。实施例34毫升乙二醇110° C在空气中保温I小时，加入2毫升0.2mol/L聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液和2毫升0.04mol/L氯钼酸乙二醇溶液，保温1.5小时后溶液由黄色变为黄绿色，此时加入20微升0.02mol/LFeCl2溶液，保温10小时，以IOOsccm的流速通入氮气，通气时间为30分钟，溶液迅速变黑色。所得反应液10000转/分钟离心，用乙醇洗涤6次，洗涤之后直接TEM观测。观测结果如图3所示，所得钼纳米粒子比实施例2有更多的分支结构，其分支结构数目一般在5-8之间。实施例44毫升乙二醇110° C在空气中保温I小时，加入2毫升0.2mol/L聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液和2毫升0.04mol/L氯钼酸乙二醇溶液，保温1.5小时后溶液由黄色变为黄绿色，此时加入20微升0.02mol/L FeCl2溶液，保温10小时，通以300sccm的流速通入氮气，通气时间为30分钟，溶液迅速变黑色。所得反应液10000转/分钟离心，用乙醇洗涤6次，洗涤之后直接TEM观测。观测结果如图4所示，所得钼纳米粒子有更多的分支结构，其分支数目比实施例3更多，而且其粒径更大，长度约为80nm。实施例54毫升乙二醇110° C在空气中保温I小时，加入2毫升0.2mol/L聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液和2毫升0.04mol/L氯钼酸乙二醇溶液，保温1.5小时后溶液由黄色变为黄绿色，此时加入20微升0.02mol/LFeCl2溶液，保温10小时，以20sCCm的流速向反应液中通入氮气，通气时间为30分钟，溶液迅速变黑色。所得反应液10000转/分钟离心，用乙醇洗涤6次，洗涤之后直接TEM观测，观测结果如图5所示。图5中生成的纳米钼粒径较小，但是依然保留众多的分支结构，这可能是因为氮气直接通入反应液，Pt成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多脚状铂纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）称取一定量的乙二醇溶液在空气中保温50~70分钟，保温温度为100~120℃；2）加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液、氯铂酸乙二醇溶液，使氯铂酸与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:10~1:1，保温1~3小时，使溶液由黄色变为黄绿色；3）再加入一定量的FeCl2溶液，保温8~12小时；4）保温结束后，以一定流量向反应容器中或者反应液中通入保护性气体驱逐反应液周围环境的氧气，最后将反应液9000~11000转/分钟离心，用乙醇洗涤多次即得成品。

【技术特征摘要】
1.一种多脚状钼纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:1)称取一定量的乙二醇溶液在空气中保温50-70分钟，保温温度为10(Tl20°C； 2)加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液、氯钼酸乙二醇溶液，使氯钼酸与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为l:l0~1:l，保温1~3小时，使溶液由黄色变为黄绿色； 3)再加入一定量的FeC12溶液，保温8~12小时； 4)保温结束后，以一定流量向反应容器中或者反应液中通入保护性气体驱逐反应液周围环境的氧气，最后将反应液900(Tl 1000转/分钟离心，用乙醇洗涤多次即得成品。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令民，刘永刚，王世来，姚建明，李鹏，乔倩，王瑞，宗兆存，
申请(专利权)人：浙江海洋学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33