本发明专利技术公开了一种具有York‑Shell结构Ag‑Pt@C纳米球及其制备方法，述Ag‑Pt@C纳米球的外径为300nm左右，包括厚度为50nm的碳壳，内核部分为2‑5nm粒径的Ag‑Pt复合微球，所述pt纳米颗粒粒径为2‑5nm，晶面指数≥3，外延生长于Ag核外围。本发明专利技术通过特殊的C层的限域作用和Ag核的诱导作用，使得Pt纳米颗粒在Ag核外延生长，大大提高了材料的稳定性和重复利用率，同时，获得高晶面指数的Pt纳米，显著的提高了Pt纳米颗粒的催化活性。
With a York Shell Ag structure Pt@C nanoparticles and preparation method thereof
The invention discloses a York Shell structure Ag Pt@C nanoparticles and its preparation method, the Ag Pt@C nanosphere diameter is about 300nm, including the thickness of the carbon shell of 50nm, the kernel part of the 2 size 5nm Ag Pt composite microspheres, the PT nano particles 2 5nm crystal plane index greater than 3, the epitaxial growth of Ag nuclear periphery. The present invention through special C layer confinement effect and Ag nucleus induced by Pt nanoparticles, the growth in the Ag kernel extension, greatly improves the stability of the material and recycling rate, at the same time, Pt nano high Miller index, significantly enhance the catalytic activity of Pt nanoparticles.
【技术实现步骤摘要】
一种具有York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球及其制备方法
本专利技术属于催化
，尤其涉及一种具有York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球及其制备方法。
技术介绍
铂族金属纳米材料是燃料电池、石油化工等领域中广泛使用的催化剂，进一步提高其催化活性、稳定性和利用效率一直是相关领域的重大科学问题和关键工程技术问题。对模型催化剂的基础研究指出铂族金属高指数晶面由于含有高密度的台阶原子和扭结原子，催化活性和稳定性显著优于{100}，{111}等低指数晶面，因此制备表面为高指数晶面结构的铂族金属纳米粒子是显著提高催化剂性能的有效途径。但是，常规合成方法通常只能制备表面为低指数晶面的铂族金属纳米粒子。Core-shell结构的贵金属纳米复合材料是将价格低廉、化学性质稳定的载体材料通过化学键或物理力的作用包覆在贵金属纳米粒子外部，由于C层的限域作用和Ag核的诱导作用，使获得具有Pt高指数晶面成为可能，同时C层可以有效防止贵金属成分氧化和团聚，可得到高活性、稳定的、循环利用率高的催化材料。因此，对core-shell结构贵金属纳米催化剂的研究开发一直备受关注。但是，在core-shell结构贵金属纳米催化剂的很多制备方法中，都会通过引入各种稳定剂来增加高指数晶面、减少贵金属纳米粒子聚集，如表面活性剂，聚合物以及不同类型的配体，这些稳定剂一般比较昂贵、难以控制，而且部分稳定剂容易吸附在贵金属纳米粒子表面，影响其催化活性。因此，探索更加简便绿色的贵金属纳米催化剂合成方法和体系，具有十分重要的意义。因此，拓展高指数晶面Pt纳米粒子同时具有core-shell结构的纳米催化剂的开发应用也是一个十分有前景的研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有高指数晶面Pt内核的York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球及其制备方法，该方法操作简单、可重复性较高。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球，所述Ag-Pt@C纳米球的外径为300nm左右，包括厚度为50nm的碳壳，内核部分为2-5nm粒径的Ag-Pt复合微球，所述pt纳米颗粒粒径为2-5nm，晶面指数≥3，外延生长于Ag核外围。一种具有York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球的制备方法，该方法为：(1)将2.0g葡萄糖溶解于20ml去离子水中，加入0.006g乙酰丙酮铂，磁力搅拌30min。随后加入0.5ml浓度为10-4～0.1的AgNO3溶液，，磁力搅拌30min。将所得溶液转移到水热反应釜(30ml)中，温度180℃水热反应4h。(2)自然冷却后，将水热反应的产物用去离子水和乙醇交替清洗3次，60℃干燥12h，得到York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球。本专利技术的有益效果是：York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球中内核部分为较小尺寸的Pt纳米颗粒包覆在Ag核周围，极大的增加了Pt的分散度，降低成本，提高了贵金属材料的利用率；特殊的C层的限域作用和Ag核的诱导作用，使得Pt纳米颗粒在Ag核外延生长，大大提高了材料的稳定性和重复利用率，同时，获得高晶面指数的Pt纳米颗粒({730}，{520})，显著的提高了Pt纳米颗粒的催化活性；且惰性碳壳耐酸耐碱，一方面解决了贵金属纳米颗粒易氧化、易团聚的问题，同时增加了催化剂的稳定性，提高了循环利用率，可广泛应用于对硝基苯酚催化加氢制备对氨基苯酚。附图说明图1是Ag-Pt@C纳米球的SEM图(A)、TEM图(B)以及HETEM图(C)；图2是Ag-Pt@C纳米球在Pt4f(A)、Ag3d区域的XPS图(B)；图3是Ag-Pt@C纳米球的红外图谱(A)，Ag-Pt@C纳米球水溶性变化数码图片(B)；图4是Ag-Pt@C纳米球核壳结构形成过程的的SEM图、TEM图以及EDX图；图5是Ag-Pt@C纳米球作为催化剂的催化效果图；图6是Ag-Pt@C纳米球作为催化剂的循环利用图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1本实施例采用水热法制备York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球步骤如下：量取20ml去离子水，称取2.0g葡萄糖溶解在其中，常温搅拌10min后，葡萄糖完全溶解；称取0.006g乙酰丙酮铂粉末加入上述溶液中，磁力搅拌30min。随后加入0.5ml新鲜配制的浓度为10-4mol/LAgNO3溶液，磁力搅拌30min。将所得溶液转移到水热反应釜(30ml)中，调节温度为180℃，反应4h。自然冷却后用去离子水和乙醇交替清洗3次，随后将所得产物置于60℃恒温干燥箱中干燥12h，得到York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球，如图1所示。图1中SEM图(图1A)可看到由于金属与碳层衬度不同而明显表现出的York-Shell结构，微球粒径为300nm左右，无明显粘连，分散性较好。TEM图(图1B)则可以明显观察到外层约为50nm左右的壳层，与SEM结果相符，其内核为180nm，插图的选取衍射图可以看到衍射斑点与衍射环同时存在，得出内核结构可能既有单晶结构又有多晶结构。图1C的HRTEM图则可以明显观察到内核的边缘为2-5nm小颗粒聚集的树枝状纳米粒子，其中晶格间距为0.2nm，对应于Pt纳米晶体的{730}晶面，即该方法成功合成了高指数晶面的Pt纳米粒子。为了进一步了解York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球的元素分布，对其进行了XPS表征，分析了该结构中Ag以及Pt的存在价态。图2(A)为该材料在Pt4f区域的XPS图，其中结合能为71.00eV和72.46eV处的峰分别对应零价Pt的4f7/2和4f5/2，可见，该结构中Pt元素主要为零价状态，而零价Pt的活性较高，大量零价Pt的存在可有效提高该结构的催化性能。图2(B)为该材料在Ag3d区域的XPS图，其中结合能为368.4eV的峰对应零价Ag的3d3/2，结合能为374.4eV处的峰对应零价Ag的3d5/2，表明Ag在该结构中也以零价的形式存在，同样可发挥一定的催化作用。图3(A)为York-Shell结构的Ag-Pt@C纳米球的红外图谱。图中在3400、1701、1681以及2800cm-1处的吸收峰分别对应于-OH、-C＝O、-C＝C以及-C-H等基团的振动峰。这是由于葡萄糖在参与水热反应的过程中，脱水缩合不完全，导致残留的部分氧元素和氢元素以-OH、-C＝O、-C-H等基团的形式保留下来。其中，大量的-OH可以增加Ag-Pt@C纳米球的亲水性，提高了其在溶液中的分散性和稳定性，如图3(B)中，分散在水中的Ag-Pt@C纳米球经过4h仍然分散良好。实施例2本实施例研究Ag-Pt@C纳米球的形成过程。为了对York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球的内部结构以及反应历程进行探究，我们对反应时间进行了调控实验。图4为控制反应时间从1h到4h的阶段性产物所对应的SEM图、TEM图以及EDS谱图(从左到右)。图4(A)为反应1h时产物的SEM图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有York‑Shell结构Ag‑Pt@C纳米球，其特征在于，所述Ag‑Pt@C纳米球的外径为300nm左右，包括厚度为50nm的碳壳，内核部分为粒径180nm的Ag‑Pt复合core‑shell微球，所述pt纳米颗粒粒径为2‑5nm，晶面指数≥3，外延生长于Ag核外围。
【技术特征摘要】
1.一种具有York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球，其特征在于，所述Ag-Pt@C纳米球的外径为300nm左右，包括厚度为50nm的碳壳，内核部分为粒径180nm的Ag-Pt复合core-shell微球，所述pt纳米颗粒粒径为2-5nm，晶面指数≥3，外延生长于Ag核外围。2.一种具有York-Shell结构Ag-Pt@C纳米球的制备方法，其特征在于，该方法为：(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：董可轶，
申请(专利权)人：董可轶，
类型：发明
国别省市：北京,11
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