一种钯纳米晶体及其合成方法技术

本发明专利技术提供了一种钯纳米晶体的合成方法，将钯源化合物、钌源化合物和表面修饰还原剂在溶剂中混合反应后，得到钯纳米晶体。本发明专利技术在钯纳米晶体的成核生长过程中，钌原子以还原欠电位沉积的形式在纳米晶体表面还原，从而影响其表面能，促使了高指数晶面的形成。本发明专利技术提供的合成方法能够大幅度增加反应速率，具有工艺简单、条件温和、产率高、以及纯度好等特点，适合于大规模生产。本发明专利技术得到了一种具有高指数晶面的不规则纳米晶体，含有丰富的棱角位点，能广泛满足催化方面的要求，尤其具有优异的光吸收特性，从而实现太阳能方面的应用，在光照条件下可以驱动多种有机反应，实现太阳能向化学能的转化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属催化剂
，尤其涉及。
技术介绍
催化剂是在化学反应中最常见的物质之一，它是指在化学反应里能改变反应物化学反应速率而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂，它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性。据统计，约有90%以上的工业过程中使用催化剂，如化工、石化、生化、环保等。因而，领域内对于催化剂的研究一直保持着高度的关注。催化剂种类繁多，分类也很多，通常按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，而多相催化剂又包括固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂以及纳米催化剂等，这其中金属催化剂是以金属为主要活性组分的固体催化剂，是目前受到广泛应用的一种催化剂，主要分为贵金属及铁、钴、镍等过渡元素，而贵金属催化剂由于具有较高的催化活性，在工业领域越来越得到广泛的应用，是一类非常重要的催化剂。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中尤以铂、铑和钯应用最广，它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，因而成为最重要的催化剂材料。其中，钯基催化剂不但可以用于加氢反应、偶联反应、氧化反应等多种反应体系，并且具有极高的催化活性，因此受到人们的特别关注。由于具有稳定性好、易于回收和调控手段丰富等优点，基于纳米材料的钯基催化体系在近些年来得到了快速的发展，尤其是将其用于各种新能源的开发和应用领域。根据国际能源组织的数据统计，如果不能降低现今人类社会的能源消耗，地球上已经探明的石油储量只能维持四十年左右。然而现今的工业体系中，绝大部分催化反应是由热能驱动的，这生产中需要消耗大量的能源。对于降低能耗可以从两个方面努力:一是提高催化剂的性能，使得反应可以在较低温度、较低压力、较低催化剂耗量的条件下高效的进行；二是探寻新型能源替代反应中需要的热能，而利用太阳能驱动化学反应成为解决能源问题的一个具有广阔前景的方案。因此，如何能提高钯基催化体系的活性，又能更好的与新兴可持续发展的能源相结合，已成为业内前沿学者亟待开拓的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供钯纳米晶体的合成方法，本专利技术提供的合成方法制备的钯纳米晶体，是一种具有高指数晶面的不规则纳米晶体，具有较高的催化活性，尤其在太阳能驱动有机催化反应过程中，其特殊的晶体结构能够明显增加光催化活性。并且本专利技术提供的合成方法大幅度增加了反应速率，具有条件温和、产率高以及纯度好等特点，适合于大规模生产。本专利技术提供了一种钯纳米晶体的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:A)将钯源化合物、钌源化合物和表面修饰还原剂在溶剂中混合反应后，得到钯纳米晶体。优选的，所述钯源化合物为含有氯亚钯酸根的化合物； 所述钌源化合物为含有三价钌的化合物。优选的，所述含有氯亚钯酸根的化合物包括氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠和氯亚钯酸铵中的一种或多种；所述含有三价钌的化合物包括三氯化钌、乙酰丙酮钌、碘化钌和亚硝酰硝酸钌中的一种或多种。优选的，所述表面修饰还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸、酮类物质和溴化钾中的一种或多种；所述溶剂为水和/或乙二醇。优选的，所述反应的温度为60?120°C ;所述反应的时间为5?120分钟。优选的，所述钯源化合物和表面修饰还原剂的摩尔比为1: (28?48);所述钯源化合物和溶剂的质量比为1: (85?105)。优选的，所述步骤A)具体为，A1)将表面修饰还原剂在溶剂中混合后，得到混合液；A2)将钯源化合物的水溶液和钌源化合物的水溶液加入混合液中进行反应，得到钯纳米晶体。本专利技术提供了一种钯纳米晶体，其特征在于，所述钯纳米晶体包括具有高指数晶面的不规则纳米晶体。优选的，所述钯纳米晶体还包括，具有高指数晶面的含有弧形曲面的不规则纳米晶体。优选的，所述钯纳米晶体的尺寸为40?80nm。本专利技术提供了一种钯纳米晶体的合成方法，其特征在于，包括以下步骤，将钯源化合物、钌源化合物和表面修饰还原剂在溶剂中混合反应后，得到钯纳米晶体。与现有技术相比，本专利技术在钯纳米晶体的成核生长过程中，钌原子以还原欠电位沉积的形式在纳米晶体表面还原，从而影响其表面能，促使了高指数晶面的形成。然而被还原的钌原子又会与溶液中的氯亚钯酸根反应，被氧化为二价钌离子，释放到反应体系中。本专利技术提供的合成方法能够大幅度增加反应速率，具有工艺简单、条件温和、产率高、以及纯度好等特点，适合于大规模生产。本专利技术得到的具有高指数晶面的不规则纳米晶体，含有丰富的棱角位点，能广泛满足催化方面的要求，例如Heck偶联反应、Suzuki偶联反应、催化氧化反应等，适合于研究和工业生产中进一步应用；同时具有高指数晶面的不规则钯纳米晶体，丰富的棱角位点和不规则曲面，能够使光吸收范围覆盖到从紫外到红外的全部区域，具有优异的光吸收特性，从而实现太阳能方面的应用，利用本方法合成出来的钯纳米晶体在光照条件下可以驱动多种有机反应，实现太阳能向化学能的转化。实验结果表明，本专利技术制备的钯纳米晶体，纯度高无杂质，含有{730}和{520}晶面，粒径约为40?80nm，具有高指数晶面的不规则纳米结构，能够实现光催化有机加氢反应。【附图说明】图1为本专利技术制备的具有高指数晶面的不规则钯纳米晶体的TEM照片，标尺为20nm ；图2为本专利技术实施例1制备的钯纳米晶体的TEM照片，标尺为10nm ；图3为本专利技术实施例1制备的钯纳米晶体的TEM照片，标尺为20nm ；图4为本专利技术实施例1制备的钯纳米晶体的TEM照片，标尺为40nm ；图5为本专利技术实施例1制备的钯纳米晶体的XRD(转靶X-射线粉末衍射)分析图；图6为本专利技术实施例1制备的钯纳米晶体的UV-vis(紫外可见消光光谱)曲线；图7为本专利技术实施例1制备的钯纳米晶体的光催化有机反应产率；图8为本专利技术实施例2制备的钯纳米晶体的TEM照片，标尺为20nm ；图9为本专利技术实施例3制备的钯纳米晶体的TEM照片，标尺为lOOnm。【具体实施方式】为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯。本专利技术所用设备，没有特别限制，可以是本领域中常用当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钯纳米晶体的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将钯源化合物、钌源化合物和表面修饰还原剂在溶剂中混合反应后，得到钯纳米晶体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊宇杰，龙冉，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34