具有改善的热稳定性的包含铂纳米粒子簇的组合物制造技术

技术编号:26799230 阅读:35 留言:0更新日期:2020-12-22 17:17
本发明专利技术提供了一种包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的组合物,其中Pt纳米粒子具有不超过100个Pt原子,其中Pt纳米粒子具有1nm至10nm的平均粒度,且标准偏差(SD)不超过1nm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的热稳定性的包含铂纳米粒子簇的组合物
本专利技术涉及一种具有改善的热稳定性的包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的新型组合物。
技术介绍
由于铂族金属(PGM)在耐热性和抗触性方面较为优异,并且具有催化特性等,因此其通常用于各种领域,如汽车废气催化剂、电极材料等。PGM通常作为高度分散的纳米粒子使用,其负载于无机载体材料(例如高表面积氧化铝、碳等)上,从而在较高表面积下获得较大数量的活性位点。然而,PGM的热稳定性随着粒子尺寸的减小而显著下降,例如,基于面心立方(fcc)的Pt的熔融温度在小于20nm至30nm直径的尺寸下迅速降低(例如参见NanoscaleResearchLetters,2011,6,396)。因此,PGM纳米粒子在较苛刻的老化条件(例如,1000℃的水热条件,汽车废气催化剂会由于丧失活性位点而失活)期间烧结。另一方面,已经发现了尺寸低于100个原子的非fcc型PGM纳米粒子簇,并且已知它们表现出不同于块体金属的独特化学特性,为此,在各种领域中进行了研究。在铂簇中,例如,已经进行了针对一氧化碳的氧化催化剂特性的学术研究(例如参见JournaloftheAmericanChemicalSociety,1999,121(13),3214-3217;JournalofMaterialsChemistryA,2017,5,4923-4931;以及CatalysisScience&Technology,2011,1,1490-1495),而操作温度并不苛刻,因为已预期Pt簇材料的热稳定特性非常低。因此,本专利技术提供了一种具有改善的热稳定性的包含铂纳米粒子簇的新型组合物。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的组合物,其中Pt纳米粒子具有不超过100个Pt原子,其中Pt纳米粒子具有1nm至10nm的平均粒度,且标准偏差(SD)不超过1nm。附图说明图1示出了用于合成三苯基膦(TPP)-保护的Pt簇的流程图。图2示出了合成的TPP-保护的铂簇的MALDI质谱的示例。图3示出了用于合成苯基乙硫醇(PET)-保护的Pt簇的流程图。图4示出了合成的PET-保护的铂簇(实施例2A-2D)的MALDI质谱的示例。图5示出了根据实施例1的具有17个原子(4.2kDa)的铂簇的物质的电子显微照片,该铂簇的含量大于氧化铝上总Pt纳米粒子簇的70%。图6示出了根据实施例2C的具有62个原子(14kDa)的铂簇的物质在氧化铝上的电子显微照片,其中在半高宽值处具有+/-5个原子的分布。图7示出了根据比较例3的通过利用硝酸铂水溶液的浸渍方法合成的负载铂的氧化铝的电子显微照片。图8示出了显示在实施例1和2C以及比较例3上吸附的CO在300℃下的红外吸收信号的图。图9示出了显示实施例1和2C以及比较例3的吸附CO的振动频率与温度之间的关系的图。图10示出了显示在使用CO=10000ppm/O2=5000ppm测试气体的催化剂性能测试中催化剂1、催化剂2和比较催化剂3的CO净化率的图。图11示出了显示在使用C3H6=200ppm/O2=5000ppm测试气体的催化剂性能测试中催化剂1、催化剂2和比较催化剂3的C3H6净化率的图。图12示出了根据实施例4的氧化铝上初始具有约17个原子的铂簇的水热氧化还原老化物质的电子显微照片。图13示出了根据实施例5的氧化铝上初始具有约62个原子(14kDa)的铂簇的水热氧化还原老化物质的电子显微照片。图14示出了根据比较例6的初始通过利用硝酸铂水溶液的浸渍方法合成的负载铂的氧化铝的水热氧化还原老化物质的电子显微照片。图15示出了显示在使用CO=10000ppm/O2=5000ppm测试气体的催化剂性能测试中催化剂4、催化剂5和比较催化剂6的CO净化率的图。图16示出了显示在使用C3H6=200ppm/O2=5000ppm测试气体的催化剂性能测试中催化剂4、催化剂5和比较催化剂6的C3H6净化率的图。图17示出了显示实施例1和2C以及比较例3的CO-脉冲测量的平均粒度与水热老化温度之间的关系的图。具体实施方式本专利技术的一个方面涉及一种包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的组合物,其中Pt纳米粒子具有不超过100个Pt原子,其中Pt纳米粒子具有1nm至10nm的平均粒度,且标准偏差(SD)不超过1nm。Pt纳米粒子可具有不超过100个Pt原子(对应于不超过24kDa的质量数,具有有机保护配体),优选地不超过75个Pt原子;更优选地,不超过65个Pt原子。另选地,Pt纳米粒子可具有2-100个Pt原子、30-100个Pt原子、40-80个Pt原子、或55-65个Pt原子。具有苯基乙硫醇有机保护配体的Pt纳米粒子可具有例如8-20kDa、8-18kDa、或8-16kDa的质量数。在一些实施方案中,Pt纳米粒子可具有1nm至10nm的平均粒度,其中SD不超过0.8nm、0.6nm、0.5nm、0.4nm、或0.3nm。Pt纳米粒子可具有1nm至5nm的平均粒度,其中SD不超过1.0nm、0.8nm、0.6nm、0.5nm、0.4nm、或0.3nm。Pt纳米粒子可具有1nm至4nm的平均粒度,其中SD不超过1.0nm、0.8nm、0.6nm、0.5nm、0.4nm、或0.3nm。Pt纳米粒子可具有1nm至3nm的平均粒度,其中SD不超过1.0nm、0.8nm、0.6nm、0.5nm、0.4nm、或0.3nm。Pt纳米粒子可具有2nm至3nm的平均粒度,其中SD不超过1.0nm、0.8nm、0.6nm、0.5nm、0.4nm、或0.3nm。专利技术人惊奇地发现,当与常规Pt纳米粒子相比时,本专利技术的Pt纳米粒子在苛刻的水热老化条件之后显示出改善的热稳定性和增强的TOF。Pt纳米粒子可在600℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过15nm的平均粒度,其中平均粒度通过透射电子显微镜(TEM)测量。Pt纳米粒子可在600℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过13nm的平均粒度,其中平均粒度通过TEM测量。Pt纳米粒子可在600℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过10nm的平均粒度,其中平均粒度通过TEM测量。Pt纳米粒子可在700℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过20nm的平均粒度,其中平均粒度通过TEM测量。Pt纳米粒子可在700℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过18nm的平均粒度,其中平均粒度通过TEM测量。Pt纳米粒子可在700℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过16nm的平均粒度,其中平均粒度通过TEM测量。Pt纳米粒子可在800℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过25nm的平均粒度,其中平均粒度通过TEM测量。Pt纳米粒子可在800℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过24nm的平均粒度,其中平均粒度通过TE本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的组合物,其中所述Pt纳米粒子具有不超过100个Pt原子,其中所述Pt纳米粒子具有1nm至10nm的平均粒度,且标准偏差(SD)不超过1nm。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180416 JP 2018-0781171.一种包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的组合物,其中所述Pt纳米粒子具有不超过100个Pt原子,其中所述Pt纳米粒子具有1nm至10nm的平均粒度,且标准偏差(SD)不超过1nm。


2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述Pt纳米粒子具有1nm至5nm的平均粒度。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物,其中所述Pt纳米粒子在600℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过15nm的平均粒度,其中所述平均粒度通过TEM测量。


4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述Pt纳米粒子在700℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过20nm的平均粒度,其中所述平均粒度通过TEM测量。


5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述Pt纳米粒子在800℃下水热氧化还原老化4小时之后具有不超过25nm的平均粒度,其中所述平均粒度通过TEM测量。


6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述Pt纳米粒子具有2至100个Pt原子。


7.根据权利要求6所述的组合物,其中所述Pt纳米粒子具有30至100个Pt原子。


8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述Pt纳米粒子在1000℃下老化4小时之后具有不超过50nm的平均粒度,其中所述平均粒度通过TEM测量。


9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:长冈修平藤森祐一羽山友治根岸雄一藏重亘原泽敦也清水畅之
申请(专利权)人:庄信万丰股份有限公司学校法人东京理科大学
类型:发明
国别省市:英国;GB

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