一种制备纳米金属铂粒的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备纳米金属铂粒的方法，将铂前驱体化合物、络合剂、辅助无机盐类化合物溶于水形成溶液，静置一定时间后再向其中加入还原剂类化合物，反应一定时间，最后再对反应后的体系进行过滤——洗涤——干燥的后续处理得到金属铂粒。本发明专利技术的制备方法，可以稳定反应新生成的铂纳米粒子，有效避免生成的铂粒的团聚，制得各向同性性能优异、粒径分布均匀的金属铂粒子。

【技术实现步骤摘要】
一种制备纳米金属铂粒的方法
本专利技术涉及一种粒状贵金属的制备方法，特别涉及一种纳米金属铂粒的制备方法。
技术介绍
目前铂贵金属在普遍应用于燃料电池的催化剂等领域，是燃料电池的核心活性材料。化学还原制备催化剂用铂粒是最目前最常用的方法。包括浸渍还原法和多元醇还原法。固相浸渍还原法是首先将铂贵金属前驱体与载体浸渍，干燥研磨后，高温(一般大于200℃)在管式炉中通氢气还原，这种方法能耗高，且贵金属在碳载体上分布不均匀；液相浸渍还原法是首先将贵金属前驱体与碳载体浸渍，然后加入强还原剂室温还原，这种方法虽然简单、快速且无能耗，但是所制备的电催化剂粒径大、且粒径分布不均匀。最常用的多元醇还原法是使用乙二醇等多元醇同时作为溶剂和还原剂，加热(120～160℃)3～8小时，将贵金属前驱体还原为电催化剂，由于多元醇同时起保护剂的作用，这种方法所制备的电催化剂粒径小且分散均匀，其缺点是能耗高，且乙二醇等多元醇在反应过程中本身氧化，不能回收利用，成本高。除此之外，上述这些化学还原法制备的铂颗粒各向异性，粒度大，在使用过程中容易熟化长大，稳定性差。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种可制备得到粒径分布均匀、粒径小、具有各向同性性能的呈的纳米级金属铂粒的方法。通过以下方案实现。一种制备纳米金属铂粒的方法，按以下步骤依序实施：(Ⅰ)将铂前驱体化合物、络合剂、辅助无机盐类化合物溶于水形成溶液，保持溶液的pH值为3～8，于10～40℃静置24～72小时；铂前驱体化合物选自氯铂酸、氯亚铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯亚铂酸钾、或氯亚铂酸钠中的一种或多种，络合剂选自甲醛、乙醛、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种或多种，辅助无机盐类化合物先选自碱金属的硝酸、碱金属的卤化物中的一种或多种；(Ⅱ)向经第Ⅰ步静置后的溶液中加入还原剂类化合物，于20～50℃反应30～180分钟；所述还原剂类化合物所述还原剂类化合物选自抗坏血酸、甲酸、乙酸、碱金属的甲酸盐、碱金属的乙酸盐、乙醛、碱金属的乙醛化合物中的一种或多种。为可获得纯度高的成品，对第Ⅱ步反应后的溶液进行包括过滤——洗涤——干燥的后续处理，该步可采用现有技术的相同方法，洗涤至呈中性时再进行干燥处理。所述第Ⅰ步中，铂前驱体化合物的铂与络合剂的摩尔比为1:(1～20)，反应更完全。所述第Ⅰ步中，铂前驱体化合物的铂与辅助无机盐类化合物的摩尔比为1:(5～30)，可在后续的还原反应时，有效防止粒状团聚。所述第Ⅱ步中，按照还原剂类化合物与所述铂前驱体化合物的铂的摩尔比为(10～50):1用量加入还原剂类化合物，反应更完全。所述第Ⅱ步中，加入还原剂类化合物的摩尔浓度为0.001～0.05mol/L时，还原铂的反应更缓和，有利于粒子不团聚。与现有制备贵金属铂粒的方法相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的制备方法由于在第Ⅰ步中增加辅助无机盐类化合物，可以稳定反应新生成的铂纳米粒子，有效避免生成的铂粒的团聚，可以提高铂的利用率。2、由于本专利技术的制备方法中采用的是两步法，即还原剂是在第Ⅰ步溶液静置一定时间后再加入，可制得各向同性性能优异、粒径分布均匀的金属铂粒子，平均粒径为1.0～2.5nm，而现有一步方法制备的铂粒呈树杈状，平均粒径约为3.0～7.0纳米，各向异性。3、本制备方法条件温和，在批量化制备时，工艺易控制，能耗更低。附图说明图1实施例1的铂粒的透射电镜图图2对比例1的铂粒的透射电镜图图3实施例1制得的铂粒的粒径分布图具体实施方式实施例1一种制备纳米金属铂粒的方法，按以下步骤依序实施：(Ⅰ)将0.01mmol的氯铂酸、0.1mmol的柠檬酸钠、0.05mmol的硝酸钠溶于水形成溶液，用氢氧化钠调节并保持溶液的pH值为3～5之间，于10℃静置72小时；(Ⅱ)向经第Ⅰ步静置后的溶液中加入100ml浓度为0.001mol/L抗坏血酸，于20℃时反应180分钟。(Ⅲ)对第Ⅱ步反应后的溶液过滤——洗涤至滤液液的pH值呈中性后，对洗涤后的过滤物进行干燥。经上述步步骤制备得到的金属铂粒，将采用现有技术的还原剂与前驱体等一步法制得的金属铂粒作为对比例1，分别在相同条件下的透射电镜如图1和2所示，图1为本实施例1的金属铂粒，图2为对比例1的金属铂，对比两图可看出，很明显本实施例1的金属铂粒基本无团聚，而对比例1的金属铂呈明显的树杈状，表明有一定的团聚。而本实施例1的金属铂粒其各向基本同性，将有利于铂作为催化剂使用时的利用效率。经粒度测试，本实施例1的金属铂粒的粒径分布如图3所示，从图中可知，平均粒径为1.7nm，且粒径分布均匀。实施例2一种制备纳米金属铂粒的方法，按以下步骤依序实施：(Ⅰ)将0.01mmol的氯亚铂酸钾、0.2mmol的乙醛、0.3mmol的氯化钾溶于水形成溶液，用氢氧化钾调节并保持溶液的pH值为4～8之间，于30℃静置50小时；(Ⅱ)向经第Ⅰ步静置后的溶液中加入10ml浓度为0.05mol/L甲酸钠，于50℃时反应30分钟。(Ⅲ)对第Ⅱ步反应后的溶液过滤——洗涤至滤液液的pH值呈中性后，对洗涤后的过滤物进行干燥。经上述步步骤制备得到的金属铂粒，经透射电镜观察，基本无团聚，经粒度测试，本实施例的金属铂粒的粒径分布平均粒径为2.4nm，且粒径分布均匀。实施例3一种制备纳米金属铂粒的方法，按以下步骤依序实施：(Ⅰ)将0.01mmol的氯铂酸钠、0.01mmol的柠檬酸钠、0.15mmol的硝酸钠溶于水形成溶液，用氢氧化钠调节并保持溶液的pH值为3～7之间，于40℃静置24小时；(Ⅱ)向经第Ⅰ步静置后的溶液中加入60ml浓度为0.005mol/L乙醛钠，于30℃时反应120分钟。(Ⅲ)对第Ⅱ步反应后的溶液过滤——洗涤至滤液液的pH值呈中性后，对洗涤后的过滤物进行干燥。经上述步步骤制备得到的金属铂粒，经透射电镜观察，基本无团聚，经粒度测试，本实施例的金属铂粒的粒径分布平均粒径为1.2nm，且粒径分布均匀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备纳米金属铂粒的方法，其特征在于：按以下步骤依序实施，/n(Ⅰ)将铂前驱体化合物、络合剂、辅助无机盐类化合物溶于水形成溶液，保持溶液的pH值为3～8，于10～40℃静置24～72小时；铂前驱体化合物选自氯铂酸、氯亚铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯亚铂酸钾、或氯亚铂酸钠中的一种或多种，络合剂选自甲醛、乙醛、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种或多种，辅助无机盐类化合物先选自碱金属的硝酸、碱金属的卤化物中的一种或多种；/n(Ⅱ)向经第Ⅰ步静置后的溶液中加入还原剂类化合物，于20～50℃反应30～180分钟；所述还原剂类化合物选自抗坏血酸、甲酸、乙酸、碱金属的甲酸盐、碱金属的乙酸盐、乙醛、碱金属的乙醛化合物中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米金属铂粒的方法，其特征在于：按以下步骤依序实施，
(Ⅰ)将铂前驱体化合物、络合剂、辅助无机盐类化合物溶于水形成溶液，保持溶液的pH值为3～8，于10～40℃静置24～72小时；铂前驱体化合物选自氯铂酸、氯亚铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯亚铂酸钾、或氯亚铂酸钠中的一种或多种，络合剂选自甲醛、乙醛、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种或多种，辅助无机盐类化合物先选自碱金属的硝酸、碱金属的卤化物中的一种或多种；
(Ⅱ)向经第Ⅰ步静置后的溶液中加入还原剂类化合物，于20～50℃反应30～180分钟；所述还原剂类化合物选自抗坏血酸、甲酸、乙酸、碱金属的甲酸盐、碱金属的乙酸盐、乙醛、碱金属的乙醛化合物中的一种或多种。


2.如权利要求1所述的制备纳米金属铂粒的方法，其特征在于：对第Ⅱ步反...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾建皇，吴皓，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44