【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种杂原子掺杂的碳封装金属纳米颗粒的制备方法。
技术介绍
金属纳米颗粒以其独特的物理化学特性如量子尺寸效应、表面效应等在光电信息存储、催化化学、生物医疗等领域受到广泛关注。然而裸露的金属纳米颗粒易被空气氧化而变成金属氧化物,导致其结构和物理化学性质发生改变。一个可行的方案来避免外界环境对金属纳米颗粒的影响是利用相对惰性的层状材料将金属纳米颗粒包裹起来,如用性质稳定的石墨化碳层将其完全封装起来形成一种具有核壳结构的纳米材料,能有效防止金属纳米粒子的长大、团聚和被氧化(B.R.Cuenya,THINSOLIDFILMS,518,3127(2010))。这种被石墨化碳层封装的金属纳米颗粒展示了独特的物理化学特性,如Deng等发现被封装的金属纳米颗粒能够调变其表面碳层的电子结构从而可以活化其表面的碳层,使原本化学惰性的碳层具有了催化活性(D.H.Deng,X.H.Baoetal.Angew.Chem.Int.Ed.,125,389(2013))。该研究表明金属对碳层的电子转移是增强碳层催化活性的关键,在碳层上引入杂原子可以进一步增进金属对碳层的电子转移并可有效地降低碳层表面的功函,从而显著增强其催化性能(J.Deng,L.Y,D.H.Deng,X.H.Baoetal,J.Mater.Chem.A.,1,14868(2013))。因此,杂原子的引入丰富了该类材料的物理化学性质,有望拓展该类材料在电学( ...
【技术保护点】
一种杂原子掺杂的碳封装金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于:(1)将一种金属阳离子盐或二种以上金属阳离子盐与介孔材料或分子筛模板在超声和搅拌下分散于溶剂中,直至金属阳离子在模板剂上浸渍均匀后,干燥挥发溶剂,得样品;(2)将步骤(1)中干燥好的样品放入管式炉中,先在氢气和氩气混合气的气氛下程序升温至400‑1000℃,然后在此温度下通入含碳前驱体和含杂原子前驱体的混合物,保持5‑180分钟;氢气与氩气的比例通常为3:1‑1:5;(3)将步骤(2)所得的样品于酸和醇混合的水溶液中处理3‑8小时,然后用水和乙醇分别洗涤并抽虑,直至溶液呈中性;(4)将步骤(3)所得样品干燥,即得到杂原子掺杂的碳封装金属纳米颗粒。
【技术特征摘要】
1.一种杂原子掺杂的碳封装金属纳米颗粒的制备方法,其特征
在于:
(1)将一种金属阳离子盐或二种以上金属阳离子盐与介孔材料或
分子筛模板在超声和搅拌下分散于溶剂中,直至金属阳离子在模板剂
上浸渍均匀后,干燥挥发溶剂,得样品;
(2)将步骤(1)中干燥好的样品放入管式炉中,先在氢气和氩气
混合气的气氛下程序升温至400-1000℃,然后在此温度下通入含碳
前驱体和含杂原子前驱体的混合物,保持5-180分钟;氢气与氩气的
比例通常为3:1-1:5;
(3)将步骤(2)所得的样品于酸和醇混合的水溶液中处理3-8小
时,然后用水和乙醇分别洗涤并抽虑,直至溶液呈中性;
(4)将步骤(3)所得样品干燥,即得到杂原子掺杂的碳封装金属
纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
步骤(1)中所述金属阳离子盐中的金属阳离子为钒、铬、锰、
铁、钴、镍、铜、锌、钌、铑、钯、银、镉、铈、锆、铂或金,金属
阳离子盐为上述金属阳离子对应的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐、醋酸盐
中的一种或两种以上;
所述介孔材料可为:SBA-15、SBA-16、MCM-22、MCM-41、
MCM-48中的一种或两种以上;分子筛可为:SAPO-5、SAPO-11、
SAPO-34、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-35、KIT-6、
TS-1中的一种或两种以上;
金属阳离子盐的质量或二种以上金属阳离子盐的质量之和与介
孔材料或分子筛的质量之比为100:1-1:50;
二种以上金属阳离子盐混合溶液中任意两种金属阳离子盐的摩
尔比为1:100-100:1;
分散所用溶剂可为水、丙酮、甲醇、乙醇、乙二醇或异丙醇中的
一种或二种以上的混合液;
干燥温度为60-120℃,干燥时间为6-12小时。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
步骤(2)中程序升温的升温速率可为0.5℃/min-10℃/min;升
温终点...
【专利技术属性】
技术研发人员:包信和,崔晓菊,邓德会,邓浇,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
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