一种贵金属-非贵金属合金纳米材料及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种贵金属

【技术实现步骤摘要】
一种贵金属
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非贵金属合金纳米材料及其合成方法


[0001]本专利技术属于纳米材料科学领域，特别涉及一种贵金属
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非贵金属合金纳米材料及其合成方法。

技术介绍

[0002]贵金属纳米材料作为一类重要催化剂在石油化工、生物质利用、燃料电池、汽车尾气处理等诸多领域发挥着难以替代的作用。贵金属作为稀缺资源在地壳中的储量极低，人类社会对于贵金属催化剂的巨大需求与其极低的储量构成了可持续发展的主要矛盾。提升贵金属纳米材料的催化活性，延长其使用寿命，成为解决这一矛盾的重要思路。与具有单一组分的金属纳米材料相比，贵金属
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非贵金属合金纳米材料表现出显著的金属间协同效应，从而通常展现出显著提升的催化性能，成为贵金属基纳米催化剂设计的一般思路。
[0003]贵金属
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非贵金属合金纳米材料的可控合成是探究和优化该类催化剂的基础和前提。为此，人们发展了一系列贵金属
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非贵金属合金纳米材料的合成策略。浸渍
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还原法是制备负载型合金纳米催化剂的常用方法，其将金属盐通过浸渍的方法沉积于载体表面，经干燥、高温还原与合金化后，得到负载于载体表面的贵金属
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非贵金属合金纳米材料。此外，为实现胶体态贵金属
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非贵金属合金纳米材料的合成，人们发展了湿化学合成方法，通过引入强还原剂实现贵金属盐与非贵金属盐的共还原。为合成具有特定形貌(晶面)的贵金属
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非贵金属合金纳米材料，人们发展了油相高温共还原/裂解的合成策略。在高温条件下，金属盐发生还原反应，金属羰基化合物发生裂解反应，并在表面封端剂作用下形成具有特定多面体形貌的贵金属
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非贵金属合金纳米晶。
[0004]贵金属
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非贵金属合金纳米材料的合成取得了成功，但金属之间存在的本征还原电位差为贵金属
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非贵金属合金纳米材料的可控合成带来困难。现有的合成策略面临着挑战，主要表现在以下几个方面：(1)传统浸渍法难以实现对于合金纳米粒子尺寸和晶面结构的精准调控；(2)传统湿化学共还原过程涉及不同金属的还原动力学差异，难以实现均一且精准可控的合金化；(3)由于还原动力学差异，在传统方法合成的合金纳米材料中，金属元素的种类以2种为主，一般不超过3种，因此难以实现种类多样的金属元素在单一颗粒内的电子耦合，限制了人们对于高效、高稳定性的合金纳米催化剂的探索。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种贵金属
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非贵金属合金纳米材料及其合成方法，本专利技术合成方法通过活性氢前驱体的引用，诱导了强还原物种(活性氢)在纳米金属表面形成，实现了贵金属
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非贵金属的界面共还原。异于传统湿化学共还原法，活性氢前驱体在合成体系中引发的贵金属
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非贵金属界面共还原，有效调控了尺寸、晶面结构、成分和多元合金化，制备方法简单，产率高，可控性好，产物结构均一。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种贵金属
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非贵金属合金纳米材料的合成方法，包括以下步骤：
[0007]制备非均匀成核的负载型贵金属
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非贵金属合金纳米材料：
[0008]按金属盐与活性氢前驱体的摩尔量之比为1：1～120的比例，将贵金属盐与非贵金属盐、载体、pH调节剂以及活性氢前驱体加入溶剂中，形成反应体系，使所述反应体系中金属盐和非贵金属盐的浓度为1
×
10
‑5mol/L～1
×
10
‑2mol/L，在超声条件下搅拌至所述反应体系中的物质混合均匀，在温度为140～300℃下反应0.5～72h，对反应物进行离心和洗涤，制得负载型贵金属
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非贵金属合金纳米材料，其中，反应温度高于溶剂沸点时，反应在耐压密闭容器中进行；
[0009]制备以金属纳米材料为核的贵金属
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非贵金属合金纳米材料：
[0010]按金属盐与活性氢前驱体的摩尔量之比为1：1～120的比例，将贵金属盐与非贵金属盐、金属纳米核、表面活性剂、pH调节剂以及活性氢前驱体加入溶剂中，使反应体系中金属盐和非贵金属盐的浓度为1
×
10
‑5mol/L～1
×
10
‑2mol/L，搅拌至所加物质在溶剂中混合均匀，然后在温度为140～300℃下反应0.5～72h，对反应物进行离心和洗涤，制得贵金属
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非贵金属合金纳米材料，其中，反应温度高于溶剂沸点时，反应在耐压密闭容器中进行。
[0011]所述活性氢前驱体为亚硝酸、亚硝酸盐、次磷酸、次亚磷酸盐、次亚磷酸氢盐、亚磷酸、亚磷酸盐、亚磷酸氢盐、亚硫酸、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐或硫代硫酸盐。
[0012]所述贵金属盐为钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂或金的氯化物、溴化物、碘化物、氟化物、氯配合物、溴配合物、碘配合物、氟配合物、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、高氯酸盐、乙酸盐、羰基盐、三氟乙酸盐或乙酰丙酮盐；所述非贵金属盐为铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、钼、镉、铟、锡、锑、铅、锌、或铋的氯化物、溴化物、碘化物、氟化物、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、高氯酸盐、乙酸盐、羰基盐、三氟乙酸盐或乙酰丙酮盐。
[0013]所述载体为碳材料、金属氧化物、金属硫化物、金属碳化物、金属
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有机框架材料或二维金属碳氮化合物。
[0014]所述pH调节剂为甲酸、乙酸、乳酸、苯甲酸、富马酸、草酸、盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、二乙胺、乙醇胺、乙二胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾或氨水。
[0015]所述溶剂为水、乙二醇、聚乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、戊二醇或N,N
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二甲基甲酰胺。
[0016]所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂。
[0017]所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚二烯丙基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物、十二烷基磺酸钠、柠檬酸或柠檬酸钠。
[0018]所述作为核的金属纳米材料为钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂、金、铜、铁、钴、镍或铋的纳米粒子、纳米棒、纳米片、纳米线、纳米带或多孔材料。
[0019]基于本专利技术所述合成方法所得贵金属
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非贵金属合金纳米材料，贵金属
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非贵金属合金纳米材料为多种金属元素有效合金化的单一合金颗粒。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术公开了一种贵金属
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非贵金属合金纳米材料及其合成方法，通过活性氢前驱体的引用，诱导了强还原物种(活性氢)在纳米金属表面强形成，实现了贵金属
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贵金属
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非贵金属合金纳米材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：制备非均匀成核的负载型贵金属
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非贵金属合金纳米材料：按金属盐与活性氢前驱体的摩尔量之比为1：1～120的比例，将贵金属盐与非贵金属盐、载体、pH调节剂以及活性氢前驱体加入溶剂中，形成反应体系，使所述反应体系中金属盐和非贵金属盐的浓度为1
×
10
‑5mol/L～1
×
10
‑2mol/L，在超声条件下搅拌至所述反应体系中的物质混合均匀，在温度为140～300℃下反应0.5～72h，对反应物进行离心和洗涤，制得负载型贵金属
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非贵金属合金纳米材料，其中，反应温度高于溶剂沸点时，反应在耐压密闭容器中进行；制备以金属纳米材料为核的贵金属
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非贵金属合金纳米材料：按金属盐与活性氢前驱体的摩尔量之比为1：1～120的比例，将贵金属盐与非贵金属盐、金属纳米核、表面活性剂、pH调节剂以及活性氢前驱体加入溶剂中，使反应体系中金属盐和非贵金属盐的浓度为1
×
10
‑5mol/L～1
×
10
‑2mol/L，搅拌至所加物质在溶剂中混合均匀，然后在温度为140～300℃下反应0.5～72h，对反应物进行离心和洗涤，制得贵金属
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非贵金属合金纳米材料，其中，反应温度高于溶剂沸点时，反应在耐压密闭容器中进行。2.根据权利要求1所述的贵金属
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非贵金属合金纳米材料的合成方法，其特征在于，所述活性氢前驱体为亚硝酸、亚硝酸盐、次磷酸、次亚磷酸盐、次亚磷酸氢盐、亚磷酸、亚磷酸盐、亚磷酸氢盐、亚硫酸、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐或硫代硫酸盐。3.根据权利要求1所述的贵金属
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非贵金属合金纳米材料的合成方法，其特征在于，所述贵金属盐为钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂或金的氯化物、溴化物、碘化物、氟化物、氯配合物、溴配合物、碘配合物、氟配合物、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、高氯酸盐、乙酸盐、羰基盐、三氟乙酸盐或乙酰丙酮盐；所述非贵金属盐为...

【专利技术属性】
技术研发人员：高传博，刘钊钧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：