一种铂纳米晶的制备方法、铂纳米晶、催化剂技术

本发明专利技术公开了一种铂纳米晶的制备方法、铂纳米晶、催化剂，属于贵金属纳米材料制备技术领域。该铂纳米晶的制备步骤包括：以铂盐为底物，加入还原剂，在碱性环境下反应后快速降温，经后处理得到所述铂纳米晶，其中还原剂为柠檬酸钠，柠檬酸钠不但充当还原剂，还充当保护剂，防止铂纳米颗粒增长过大。本发明专利技术中采用水相反应体系，取代了传统技术的乙二醇、油胺等有机溶剂的加入；一方面降低了成本、另一方面更加绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种铂纳米晶的制备方法、铂纳米晶、催化剂


[0001]本专利技术属于贵金属纳米材料制备
，尤其涉及一种铂纳米晶的制备方法、铂纳米晶、催化剂。

技术介绍

[0002]氢能是一种绿色清洁的能源，如何生产氢气和使用氢气是氢能利用的关键。酸性电解水槽可将电能转化为氢能、氢燃料电池是氢能的一种重要应用，这两种清洁的能源转换体系是氢能利用的关键，这两种器件要实现高性能和高能量转换效率，具有高活性和稳定性的催化剂是必不可少的。铂纳米晶(铂黑)具有优异的电催化性能和良好的抗腐蚀能力，是酸性电解水槽和氢燃料电池的核心催化剂材料，因此一种操作简便、成本低、目标产物产率高的铂纳米晶制备方法对于氢能的应用意义重大。
[0003]目前铂纳米晶制备最常见的方法为化学合成法，该方法从分子层次对纳米晶进行调控，具有均匀性好、尺寸形貌可控等优势。液相还原法作为一种经典的化学合成方法，操作简单且容易控制。如专利CN110640160B合成了一种棒状铂纳米晶，该专利将铂前驱体溶液蒸发结晶得到铂前驱体晶体，后将铂前驱体晶体加入到表面活性剂中超声处理得到铂前驱体的表面活性剂混合溶液，所使用的溶剂为油酸
‑
油胺混合溶液。专利CN109732100A将铂前驱体溶液和表面活性剂混合均匀后，然后再加入还原剂进行还原制备铂纳米晶，该专利使用油酸、硅油、正丁胺、异辛烷等有机溶剂，引入聚乙烯吡咯烷酮、普朗尼克、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠等表面活性剂。
[0004]可见，目前液相还原法制备铂纳米晶采用的溶剂体系往往为有机相，同时为了防止铂纳米颗粒长大，在还原过程除了加入还原剂外还会引入表面活性剂，增加了提纯难度，同时不利于环保。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中铂纳米晶的制备往往需要使用有机溶剂，且需要加入表面活性剂的技术问题，本专利技术提供一种铂纳米晶的制备方法、铂纳米晶、催化剂。
[0007]本专利技术第一方面提供一种铂纳米晶的制备方法，步骤包括：以铂盐为底物，加入还原剂，碱性环境下反应后快速降温，经后处理得到所述铂纳米晶。其中快速降温的目的在于减少反应高温持续时间，防止铂纳米晶在高温条件下快速生长变大。
[0008]在一些实施方式中，所述铂盐选自氯铂酸、氯铂酸钾、乙酰丙酮酸铂、硝酸铂中的一种或多种；
[0009]和/或，所述还原剂为柠檬酸钠。
[0010]在一些实施方式中，所述铂盐的浓度为0.01
‑
0.1mol/L；
[0011]和/或，所述还原剂和所述铂盐的摩尔比为2:1～20:1。
[0012]在一些实施方式中，所述还原剂为保护剂。
[0013]在一些实施方式中，所述碱性环境的pH范围为9～13。
[0014]在一些实施方式中，所述反应的温度范围为70
‑
90℃；优选的，所述反应时间为1
‑
5h。
[0015]在一些实施方式中，所述降温后的温度为20℃以下；
[0016]和/或，所述后处理包括调pH至中性，后于室温下陈化。
[0017]在一些实施方式中，所述陈化的时间为10～24小时。
[0018]本专利技术第二方面提供一种铂纳米晶，通过上述的制备方法制备得到。
[0019]本专利技术第三方面提供一种催化剂，包括上述铂纳米晶。
[0020]本专利技术第四方面提供一种上述催化剂在用于酸性电解水槽和氢燃料电池中的用途。
[0021]相比于现有技术，本专利技术达到的技术效果如下：
[0022](1)本专利技术中采用水相反应体系，取代了传统技术的乙二醇、油胺等有机溶剂的加入；一方面降低了成本、另一方面更加绿色环保。
[0023](2)本专利技术采用柠檬酸钠，柠檬酸钠中的柠檬酸根离子与反应底物中的铂离子形成络合物，在还原过程中起到防止铂长大的作用，因此，柠檬酸钠不仅起到还原剂的作用，还起到了表面活性剂的保护的作用，解决传统技术中还要额外加入表面活性剂的技术问题。
[0024](3)本专利技术在碱性环境下反应，有效控制铂纳米颗粒的生长速度，避免了铂纳米颗粒生长过快而导致生长不均匀的技术问题，反应结束后于中性环境下陈化生长，在保证铂纳米晶品质的前提下，提高了产率，纳米晶的产率可达95％以上。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1制得的铂纳米晶的XRD图；
[0026]图2为本专利技术实施例1制得的铂纳米晶的TEM图(标尺50nm)；
[0027]图3为本专利技术实施例1制得的铂纳米晶的TEM图(标尺5nm)；
[0028]图4为本专利技术实施例6与同类型商业化产品氧还原活性对比图；
[0029]图5为对比例1制得的铂纳米晶的TEM图(标尺20nm)。
具体实施方式
[0030]以下结合附图通过具体实施例说明本专利技术的技术方案。应该理解，本专利技术提到的一个或者多个步骤不排斥在组合步骤前后还存在其他方法和步骤，或者这些明确提及的步骤间还可以插入其他方法和步骤。还应理解，这些实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。除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的目的，而非限制每个方法的排列次序或限定本专利技术的实施范围，其相对关系的改变或调整，在无实质
技术实现思路
变更的条件下，亦可视为本专利技术可实施的范畴。
[0031]实施例中所采用的原料和仪器，对其来源没有特定限制，在市场购买或者按照本领域内技术人员熟知的常规方法制备即可。
[0032]实施例1：一种铂纳米晶的制备方法
[0033]取六水合氯铂酸2.63g，溶于500mL去离子水中，充分搅拌均匀配成反应溶液A；
[0034]称取二水合柠檬酸钠14.7g，溶于500ml去离子水中，充分搅拌均匀配成反应溶液B；
[0035]再将反应液B倒入反应液A，充分搅拌后加入氢氧化钠调节pH至12，再将调节pH后的溶液升温至90℃反应1h，后快速降温至15℃，并加入适量1mol/L稀硫酸调节溶液pH至中性，然后于室温下搅拌陈化12h；
[0036]反应结束后采用抽滤方式得到产物，固体产物水洗后于70℃真空干燥箱烘干过夜即得到所需铂纳米晶产物，记为1
‑
1，铂纳米晶的产率为93％。
[0037]实施例2：一种铂纳米晶的制备方法
[0038]本实施例与实施例1不同之处在于，称取二水合柠檬酸钠的质量为2.94g，其他与实施例1相同。
[0039]本实施例中制得的铂纳米晶的产率为89％，平均粒径约为9nm。
[0040]实施例3：一种铂纳米晶的制备方法
[0041]本实施例与实施例1不同之处在于，称取二水合柠檬酸钠的质量为29.4g，其他与实施例1相同。
[0042]本实施例中制得的铂纳米晶的产率为95％，平均粒径约为4n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铂纳米晶的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤包括：以铂盐为底物，加入还原剂，在碱性环境下反应后快速降温，经后处理得到所述铂纳米晶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铂盐选自氯铂酸、氯铂酸钾、乙酰丙酮酸铂、硝酸铂中的一种或多种；和/或，所述还原剂为柠檬酸钠。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铂盐的浓度为0.01
‑
0.1mol/L；和/或，所述还原剂和所述铂盐的摩尔比为2:1～20:1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂为保护剂。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性环境的pH范围为9...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚志威，邓翔，黄超，王凡，裴晓东，
申请(专利权)人：中钢集团南京新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：