一种C、N掺杂AgPd纳米线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种C、N掺杂AgPd纳米线及其制备方法，方法包括以下步骤：A、将银纳米线、多巴胺和三（羟甲基）氨基甲烷在常温下搅拌得到复合纳米线；B、将复合纳米线、钯纳米粒子和水在常温下搅拌得到钯负载复合纳米线；C、将钯负载复合纳米线进行烧结，得到C、N掺杂AgPd纳米线。本发明专利技术利用制备好的银纳米线、钯纳米粒子和多巴胺的聚合能力，得到尺寸均一的钯粒子修饰在聚多巴胺包覆的银纳米线表面，最后通过烧结得到理想的产氢催化剂。本发明专利技术制备方法操作简单，无需复杂设备，条件温和，过程可控，原材料来源广泛，有利于工业化实现，所制备出的一维材料可在产氢、能源存储等领域具有非常广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种C、N掺杂AgPd纳米线及其制备方法
本专利技术涉及金属-碳纳米材料
，尤其涉及一种C、N掺杂AgPd纳米线及其制备方法。
技术介绍
跨入新世纪后，能源缺乏问题成为了各国社会及科研人员面临的重大问题之一。近些年来，传统能源的使用使得人类不得不面临另一大问题---环境污染。化石燃料的使用会排放大量的CO2、SO2等。其中包括雾霾、酸雨、温室效应等等。为了减缓甚至解决当前人类面临的这两大问题。目前人类把目光转向更加高效清洁的能源-氢能。未来主要来自电解水制取氢气，由于其制氢的过程“零污染”，产物相对纯净，将极大降低环境的负荷。多年来，为了降低HER电极的过电位、提高析氢电化学反应活性、降低能耗，许多科技研究工作者围绕析氢机理，开发了许多新的析氢电极材料。可分为两大类：非贵金属、贵金属。虽然非贵金属催化剂制备成本低，易制备，但其催化效率远远比不上贵金属催化剂。而贵金属具有良好的催化性能，特别是贵金属合金具有很高的转换电流密度与很过低的电势，但一方面贵金属催化剂制备成本较高，另一方面制备条件非常苛刻。因此，现有技术仍有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种C、N掺杂AgPd纳米线及其制备方法，旨在解决现有贵金属催化剂制备成本较高，及制备条件非常苛刻的问题。一种C、N掺杂AgPd纳米线的制备方法，其中，包括以下步骤：A、将银纳米线、多巴胺和三（羟甲基）氨基甲烷在常温下搅拌得到复合纳米线；B、将复合纳米线、钯纳米粒子和水在常温下搅拌得到钯负载复合纳米线；C、将钯负载复合纳米线进行烧结，得到C、N掺杂AgPd纳米线。所述的制备方法，其中，所述银纳米线由以下步骤制备得到：将聚乙烯吡咯烷酮分散在乙二醇中，形成聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液；再将硝酸银、氯化铁乙二醇溶液加入到制备得到的聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中，搅拌得到均匀的混合溶液；再将所述混合溶液加热后，停止加热和搅拌，离心并用纯水清洗，得到银纳米线。所述的制备方法，其中，步骤A中，所述银纳米线的长度为1~100μm，所述银纳米线的直径为10~200nm。所述的制备方法，其中，步骤A中，所述银纳米线的浓度为5~50mg/mL。所述的制备方法，其中，步骤A中，所述三（羟甲基）氨基甲烷的浓度为1~20mM。所述的制备方法，其中，步骤A中，所述银纳米线与多巴胺的质量比为1:（1~3）。所述的制备方法，其中，所述钯纳米粒子由以下步骤制备得到：将超纯水、聚乙烯吡咯烷酮和氯钯酸混合，再加入无水乙醇，并搅拌后，在60~120℃下反应0~24h，冷却至室温，得到钯纳米粒子。所述的制备方法，其中，所述钯纳米粒子的浓度为1~20mM。所述的制备方法，其中，所述复合纳米线与钯纳米粒子的质量比为10:（0~5）。一种C、N掺杂AgPd纳米线，其中，采用如上所述的制备方法制备而成。有益效果：本专利技术利用一种生物分子多巴胺的自聚能力完好的包覆在银纳米线上，再将制备得到的钯纳米粒子负载到聚多巴胺包覆的银纳米线表面，最后通过烧结得到高活性、高催化性能的产氢催化剂（即C-N掺杂的AgPd纳米线）。本专利技术制备方法简单，条件温和，过程可控，有利于工业化实现。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的银纳米线的透射电镜照片；图2为本专利技术实施例1制备的钯纳米粒子的透射电镜照片；图3为本专利技术实施例1制备的钯纳米粒子的粒径分布照片；图4为本专利技术实施例1制备的复合纳米线的透射电镜照片；图5为本专利技术实施例1制备的钯纳米粒子负载复合纳米线的透射电镜照片；图6为本专利技术实施例1制备的钯纳米粒子负载复合纳米线的能量色散X射线光谱分析图；图7为本专利技术实施例制备的不同产物在H2SO4中（0.5mol/L）的线性扫描伏安曲线图；图8为本专利技术实施例1制备的C-N掺杂的AgPd纳米线的透射电镜照片；图9为本专利技术实施例2制备的C-N掺杂的AgPd纳米线的透射电镜照片；图10为本专利技术实施例3制备的C-N掺杂的AgPd纳米线的透射电镜照片；图11为本专利技术实施例4制备的C-N掺杂的AgPd纳米线的透射电镜照片；图12为本专利技术实施例2-4制备的不同产物在H2SO4中（0.5mol/L）的线性扫描伏安曲线图；图13为本专利技术实施例5-7制备的不同产物在H2SO4中（0.5mol/L）的线性扫描伏安曲线图。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。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或金属纳米材料领域常规的纯度即可。本专利技术提供了一种C-N掺杂的AgPd纳米线的制备方法，包括以下步骤：A、将银纳米线、多巴胺和三（羟甲基）氨基甲烷在常温下搅拌得到复合纳米线；B、将复合纳米线、钯纳米粒子和水在常温下搅拌得到钯负载复合纳米线；C、将钯负载复合纳米线进行烧结，所述烧结的温度优选为500~1000oC，所述烧结的条件优选为惰性气氛，得到C、N掺杂AgPd纳米线。步骤A中，本专利技术对所述搅拌的时间没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规的搅拌的时间即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整。本专利技术所述搅拌的时间优选为1~24h，更优选为2~20h，更进一步优选为3~15h，最优选为4~10h。步骤A中，本专利技术对所述制备的银纳米线的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整。本专利技术所述银纳米线优选为高长径比的银纳米线，所述银纳米线的长度及直径具体可以分别为1~100μm、10~200nm，更优选为10~90μm、20~150nm，更进一步优选为20~80μm、30~120nm，最优选为30~70μm、40~100nm，或者为40~60μm、50~90nm。步骤A中，所述银纳米线、多巴胺和三（羟甲基）氨基甲烷形成的反应液中，所述银纳米线的浓度为5~50mg/mL，所述三（羟甲基）氨基甲烷的浓度为1~20mM、pH为7~12，所述银纳米线与多巴胺的质量比为1:（1~3），以提高反应效率。步骤B中，所述复合纳米线、钯纳米粒子和水形成的反应液中，所述钯纳米粒子的浓度为1~20mM，所述复合纳米线与钯纳米粒子的质量比为10:（0~5）。本专利技术对所述制备的钯纳米粒子的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本专利技术所述钯纳米粒子优选为小粒径的钯纳米粒子，所述钯纳米粒子的粒径具体可以分别为1~100nm，也可以为2~80nm，也可以为5~50nm；或者为10~20nm，或者为1~10nm，或者为2~5nm。本专利技术对步骤A、B的具体操作没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整。进一步的，本专利技术为提高制备过程中，混合的均匀性和反应的均匀稳定性，所述银纳米线优选银纳米线分散液，从而更好的提高反应溶液的分散性。本专利技术对所述银纳米线分散液的具体条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的银纳米线分散液的条件即可，本领域技术人员可以根据实际生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种C、N掺杂AgPd纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将银纳米线、多巴胺和三（羟甲基）氨基甲烷在常温下搅拌得到复合纳米线；B、将复合纳米线、钯纳米粒子和水在常温下搅拌得到钯负载复合纳米线；C、将钯负载复合纳米线进行烧结，得到C、N掺杂AgPd纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种C、N掺杂AgPd纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将银纳米线、多巴胺和三（羟甲基）氨基甲烷在常温下搅拌得到复合纳米线；B、将复合纳米线、钯纳米粒子和水在常温下搅拌得到钯负载复合纳米线；C、将钯负载复合纳米线进行烧结，得到C、N掺杂AgPd纳米线。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述银纳米线由以下步骤制备得到：将表面活性剂分散在乙二醇中，形成表面活性剂的乙二醇溶液；再将硝酸银、氯化铁乙二醇溶液加入到制备得到的表面活性剂的乙二醇溶液中，搅拌得到均匀的混合溶液；再将所述混合溶液加热后，停止加热和搅拌，离心并清洗，得到银纳米线。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述银纳米线的长度为1~100μm，所述银纳米线的直径为10~200nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何传新，张汉平，刘洋溢，徐杰，李国栋，范梁栋，张黔玲，刘剑洪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44