四元离子液体微乳液中电化学制备Ag-Pd纳米合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种四元离子液体微乳液中电化学制备Ag‑Pd纳米合金的方法，该方法在双金属盐水溶液、氯化1‑丁基‑3‑甲基咪唑离子液体、正丁醇、十六烷基三甲基溴化铵构成的具有较高导电性的四元离子液体微乳液体系中，直接电化学制备成粒径为2～13nm的Ag‑Pd纳米合金。本发明专利技术方法具有设备低廉、操作简单的优点，且所得Ag‑Pd纳米合金的大小和分布可以通过不同的电化学制备条件来调控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以四元离子液体微乳液为电解质溶液中，通过电化学还原直接在电解质溶液中制备Ag-Pd纳米合金的方法。
技术介绍
纳米金属材料是近年来倍受人们关注的新型材料，因此，纳米金属材料的制备也是一个非常活跃的研究领域。纳米金属材料因其粒径小、比表面积大而具有不同寻常的、优越的物理和化学特性。纳米金属材料已经在各领域中展示了良好的应用前景，如：电催化、生物传感微电子器件以及光催化等。目前，用来制备纳米金属材料的方法有很多，其中，微乳液法是非常有前景的合成纳米金属材料的方法之一。微乳液是由两种或多种互不相溶的液体，在表面活性剂分子界面膜的作用下，形成的一种热力学稳定且各向同性的均匀分散体系。微乳液分散相的液滴直径通常为1～100nm，是一种具有特殊结构和性能的溶液体系。在这个体系中，被表面活性剂稳定的“纳米水池”可以作为微反应器，其可以限制颗粒的成核、生长和团聚。因此，在这种介质中，通过调控合成条件可以获得颗粒大小和组成可控的、粒径分布良好的纳米材料。当前，大量的纳米尺寸材料已经通过化学法在微乳液中制备得到，常通过向微乳液中加入还原剂或氧化剂利用化学还原或化学氧化来获得相应的纳米材料。由于一般微乳液体系的导电性极差，难以用于电化学研究，所以，目前利用电化学方法在微乳液中制备纳米金属材料的方法得到了广泛关注。离子液体由于其热稳定性好、导电率高、蒸汽压极低、不易燃、合适的极性、宽的电化学窗口和循环性好等优异性能，因而受到了研究者广泛的重视。此外，离子液体还可以通过改变阴阳离子的结构和组成来调节其物理、化学性能。离子液体因其独特的结构决定了其独特的物理化学性能，这也使其成为一种新型的溶剂或材料而被广泛应用。目前，离子液体作为一种新型的介质和材料，在纳米材料的制备上也发挥着重要的作用。离子液体由于其宽的电化学窗口和相对较高的电导率，被广泛应用于电化学研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在提供一种操作简单，以离子液体微乳液为电解质溶液，直接在离子液体微乳液中制备粒径可控的Ag-Pd纳米合金的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成:1、配制四元离子液体微乳液将下述质量百分配比的原料混合，形成四元离子液体微乳液；2、将玻碳电极作为阴极，铂片电极作为阳极，置于步骤(1)得到的四元离子液体微乳液中，在电流密度为0.5～4.5mA/cm2下室温反应10～25分钟，离心分离，用去离子水洗涤，得到Ag-Pd纳米合金。上述步骤1中，优选将下述质量百分配比的原料混合，形成四元离子液体微乳液：上述的含有钯盐和银盐的水溶液中，钯盐和银盐的浓度为0.005～0.05mol/L，且钯盐和银盐的摩尔比为3:7～7:3，所述的银盐为硝酸银，所述的钯盐为氯亚钯酸钾。上述步骤2中，优选在电流密度为2～3mA/cm2下室温反应15分钟。本专利技术采用氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体、正丁醇、十六烷基三甲基溴化铵与Ag-Pd双金属盐的水溶液构成的具有较高导电性的四元离子液体微乳液作为电解质溶液，将其与玻碳电极构建成三电极系统，结合离子液体微乳液与电化学还原各自的优势，利用离子液体微乳液中的“纳米水池”作为微反应器，通过电化学还原的方法实现在电解质溶液中直接获得颗粒大小一致、粒径在2～13nm间的Ag-Pd纳米合金。其中氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体不仅可以作为软模板和微反应形成的助表面活性剂，而且还可以提高电解质溶液的导电率和促进液滴之间的电子传输。Ag-Pd纳米合金的大小和分布可以通过不同的电沉积条件来调控，最终可根据需求的不同在电解质溶液中获得各种形貌和功能的Ag-Pd纳米合金。本专利技术采用四元离子液体微乳液体系，利用三电极体系通过电化学还原可以直接在微乳液电解液中得到大量不能或难以在基板介质中沉积的金属，且此方法并不需要借助任何介质就可以得到粒径可控、分布均匀的金属单质或纳米合金颗粒，操作方法简易，可利用率高，成本小。本专利技术制备的Ag-Pd纳米合金是一种效果很好的催化剂，在醇氧化和氧还原两个催化体系中都体现出了高催化活性和稳定性，具有潜在的应用价值。本专利技术方法具有以下优势：(1)离子液体和水都是绿色溶剂；(2)离子液体和水溶液都具导电性，使得微乳液有更好的导电能力；(3)离子液体微乳液较离子液体有更好的溶解性；(4)在离子液体微乳液体系中进行电化学还原作为一种制备大小可控且粒径分布一致的纳米金属材料的有效方法，该方法无需特殊设备和特殊工艺流程，既经济又方便。附图说明图1是实施例1制备的Ag-Pd纳米合金中Ag的XPS图。图2是实施例1制备的Ag-Pd纳米合金中Pd的XPS图。图3是实施例1制备的Ag-Pd纳米合金的透射电子显微镜照片。图4是实施例2制备的Ag-Pd纳米合金的透射电子显微镜照片。图5是实施例3制备的Ag-Pd纳米合金的透射电子显微镜照片。图6是实施例4制备的Ag-Pd纳米合金的透射电子显微镜照片。图7是实施例5制备的Ag-Pd纳米合金的透射电子显微镜照片。图8是实施例6制备的Ag-Pd纳米合金的透射电子显微镜照片。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例11、将0.4g 0.02mol/L硝酸银水溶液和0.4g 0.02mol/L氯化钯酸钾水溶液混合均匀，然后加入6.8g正丁醇、1.3g十六烷基三甲基溴化铵、1.1g氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体，通过充分震荡使其完全混合均匀，得到离子液体微乳液。2、将表面积为0.07cm2的玻碳电极用蒸馏水将表面清洗干净后，依次置于无水乙醇和蒸馏水中各超声5分钟，干燥，得到清洗干净的玻碳电极。将清洗干净的玻碳电极作为工作电极接电源负极，参比电极和对电极均为铂片电极，对电极接电源正极，以离子液体微乳液为电解液，在电流密度为2.5mA/cm2下室温反应15分钟，离心分离，下层沉淀用蒸馏水洗涤后再次离心分离，得到Ag-Pd纳米合金。所得产物采用AXIS ULTRAX型多功能成像光电子能谱仪、JEM-2100型透射电子显微镜分别进行表征，结果见图1～3。由图1和2可见，所得产物为纳米Ag-Pd合金。由图3可见，所得Ag-Pd纳米合金的颗粒分布均匀且粒径为3.5～6.5nm。实施例2在实施例1的步骤2中，在电流密度为1.0mA/cm2下室温反应15分钟，其他步骤与实施例1相同，得到Ag-Pd纳米合金。由图4可见，所得Ag-Pd纳米合金的粒径为2.0～4.0nm。实施例3在实施例1的步骤2中，在电流密度为4.0mA/cm2下室温反应15分钟，其他步骤与实施例1相同，得到Ag-Pd纳米合金。由图5可见，所得Ag-Pd纳米合金的粒径为6.0～13.0nm。实施例4本实施例的步骤1中，将0.45g 0.02mol/L硝酸银水溶液和0.45g 0.02mol/L氯化钯酸钾水溶液混合均匀，然后加入6.8g正丁醇、1.6g十六烷基三甲基溴化铵、0.8g氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体，通过充分震荡使其完全混合均匀，得到离子液体微乳液。本实施例的步骤2中，在电流密度为3.0mA/cm2下室温反应15分钟，其他步骤与实施例1相同，得到Ag-Pd纳米合金。由图6可见，所得Ag-Pd纳米合金的粒径为5.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四元离子液体微乳液中电化学制备Ag‑Pd纳米合金的方法，其特征在于它由下述步骤组成:(1)配制四元离子液体微乳液将下述质量百分配比的原料混合，形成四元离子液体微乳液；(2)将玻碳电极作为阴极，铂片电极作为阳极，置于步骤(1)得到的四元离子液体微乳液中，在电流密度为0.5～4.5mA/cm2下室温反应10～25分钟，离心分离，用去离子水洗涤，得到Ag‑Pd纳米合金。

【技术特征摘要】
1.一种四元离子液体微乳液中电化学制备Ag-Pd纳米合金的方法，其特征在于它由下述步骤组成:(1)配制四元离子液体微乳液将下述质量百分配比的原料混合，形成四元离子液体微乳液；(2)将玻碳电极作为阴极，铂片电极作为阳极，置于步骤(1)得到的四元离子液体微乳液中，在电流密度为0.5～4.5mA/cm2下室温反应10～25分钟，离心分离，用去离子水洗涤，得到Ag-Pd纳米合金。2.根据权利要求1所述的四元离子液体微乳液中电化学制备Ag-Pd纳米合金的方法，其特征在于：在步骤(1)中，将下述质量百分配比的原料混合，形成四元离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增林，孙贤，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61