Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒、其制备方法及应用。上述制备方法包括：步骤S1，将可溶性金属源、氯铂酸溶解于第一极性溶剂中，形成溶液A；其中可溶性金属源选自可溶性三价铁盐、可溶性锌盐、可溶性镧盐及钛酸酯中的至少两种；步骤S2，将尿素溶于第二极性溶剂中形成溶液B；步骤S3，将溶液A进行加热后，在搅拌的状态下将溶液B加入至溶液A中形成溶液C；步骤S4，使溶液C冷却并陈化，然后进行离心分离，得到前驱体材料；步骤S5，将前驱体材料依次进行干燥、煅烧，即可得到Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒。本发明专利技术解决了无机金属纳米颗粒气敏性或光催化性能不足的问题。题。

【技术实现步骤摘要】
Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及金属氧化物纳米材料
，具体而言，涉及一种Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]无机金属纳米材料在很多领域中均有重要应用，比如气敏材料领域、光催化领域等。
[0003]硫化氢(H2S)来源于有机物以及人类、动物产生的废物的细菌分解，食品加工、工业造纸厂、制革厂和炼油厂等工业活动，是一种危险的、有毒的并且具有恶臭气味的气体。同时，H2S气体还是一种易燃的酸性气体，与空气混合后如果浓度过高则可能引发爆炸。此外，H2S气体对人的眼睛和中枢神经系统都有影响。所以，在一些特定的场合，比如设备内检修、进入下水道、油池清污、检查生产、堵漏等作业及其他生产过程中，往往需要对H2S气体的浓度进行检测。
[0004]传感器检测法是目前H2S气体检测中的重要方法，其核心部件为气体传感器，而决定气体传感器灵敏度的重要因素则是其使用的气敏材料的气敏性。常用的气敏材料有ZnO纳米颗粒、ZnFe2O4纳米颗粒、TiO2纳米颗粒等无机金属氧化物纳米颗粒，为提高气敏性，也有对无机金属氧化物纳米颗粒进行Pt掺杂、稀土氧化物掺杂等方式，比如：
[0005]文献《ZnO纳米棒的微波合成及Pt掺杂对其气敏性能的改善》中以六水硝酸钠、氢氧化钠、无水乙醇、CTAB为原料，通过将六水硝酸钠、氢氧化钠、CTAB溶于去离子水中，搅拌30min并静置1h。将溶液放入微波炉中90℃条件下加热30min，自然冷却至室温，陈化12h。随后离心洗涤，在80℃条件下干燥10h，将干燥后的物料在600℃下煅烧1h得到煅烧产物。称取一定量的煅烧产物并加入0.5wt％的H2PtCl6溶液，湿磨后烘干，在600℃下煅烧1h得到掺杂Pt的ZnO材料。该材料在工作温度为273℃时，对浓度50ppm的H2S的灵敏度为480.44。然而，该方法中需要进行先后两次煅烧，纳米颗粒在二次煅烧过程中存在长大的情况。同时，采用湿磨法进行Pt掺杂，存在掺杂均匀度不足的情况。这些因素均会造成材料气敏性能不足的情况。
[0006]文献《掺杂稀土氧化物的ZnO材料的制备及气敏性能》中将10g二水醋酸锌和2.5mL乙二醇在150℃下回流15分钟，缓慢冷却至室温得到白色固状物。将白色固体溶于20ml丙醇溶液，加入少量水形成透明溶胶，在80℃下干燥一段时间得到凝胶粉。将该凝胶粉置于700℃下煅烧4h，自然冷却后在玛瑙研体中淹没得到纳米ZnO。最后，将不同质量分数的Y2O3、La2O3和CeO2加入ZnO粉末中研磨均匀，并再次在700℃下煅烧4h得到掺杂ZnO粉末。研究表明，在工作温度305℃左右掺入8％CeO2的ZnO对H2S有很好的灵敏度、选择性和较好的响应
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恢复特性。然而，该方法也存在两次煅烧、且物理研磨的方式也存在掺杂不均匀的情况，因此材料气敏性能也会受到影响。
[0007]文献《ZnS/ZnO纳米材料制备及其气敏性能研究》中将0.38g硫脲放入烧杯中，再取35mL水合肼溶液也倒入烧杯中进行搅拌，直到溶液澄清，然后再称量3.2g锌粉，将上述溶液
及锌粉一起放入烧杯中进行搅拌30min，再其放进高压反应釜，在恒温烘箱中保持140℃、反应6小时。待温度降为室温后，进行洗涤，即可得到Zn/ZnS材料。将粉末放入瓷舟，再放入马弗炉高温退火，从室温上升至500℃，保持3小时，通过自然冷却，即可获得Zn/ZnS/ZnO复合材料。使用稀盐酸溶液对Zn/ZnS/ZnO复合材料进行腐蚀，可提升Zn/ZnS/ZnO复合材料的气敏性能。然而，该方法Zn/ZnS材料放入马弗炉高温退火时通过氧化Zn或ZnS得到ZnO，无法保证Zn/ZnS/ZnO复合材料中Zn、ZnS、和ZnO各自含量的比例，不具备可重复性，因此材料的气敏性也无法稳定保障。
[0008]文献《Synthesis of TiO2/LaFeO
3 composites for the photoelectrochemical hydrogen evolution》中将固体颗粒硝酸镧(La(NO3)3·
6H2O)和硝酸铁(Fe(NO3)3·
9H2O)放入研钵中混合均匀，将混合后的物料在900℃条件下保温12h，0.1mol/LHCl溶液将煅烧后的物料洗涤干净，洗净后的物料在70℃下烘干备用，该物料即为LaFeO3颗粒。将LaFeO3颗粒和二氧化钛(锐钛矿型)颗粒在研钵中混合均匀，将混合后的物料在500℃下保温12h，最终得到了TiO2/LaFeO3复合颗粒。然而，该方法中物料间的混合仅为固态下的湿混，混合料中极易存在物料分布不均匀的现象，且TiO2/LaFeO3复合颗粒的大小受限于原料颗粒的大小，因此材料的气敏性也不足。
[0009]而光催化领域中，无机金属氧化物纳米颗粒也有较多应用。比如：
[0010]文献《ZnO/ZnFe2O4复合纳米粒子的制备及其特性研究》中将0.1M Zn(NO3)2·
6H2O、0.2M Fe(NO3)3·
4H2O药品在无水乙醇中充分溶解，紧接着加入10％的氨水，利用磁力搅拌器充分搅拌，促进金属离子充分沉淀；其次，将前驱液移入聚四氟乙烯反应釜内胆中，80℃恒温保持12h。反应结束后取出反应釜，在空气中自然降温。溶液经过离心获得沉淀物，并在60℃恒温干燥12h；将干燥后的粉末在管式退火炉中800℃高温退火2h最终得到Zn/ZnFe2O4复合纳米粒子。对退火处理后的ZnO/ZnFe2O4复合纳米粒子进行光催化测试，在光照3h后甲基橙的降解率可以达到50.48％。然而，该方法制备的ZnO/ZnFe2O4复合纳米粒子的光催化性能仍有待提高。
[0011]中国专利CN109082140A中公开了一种复合型高红外反射纳米颜料的制备方法，具体为：1)将P123和去离子水分散于适量的无水乙醇中进行磁搅拌；2)待P123充分溶解后加入LaFeO3，并设置搅拌温度，搅拌器温度稳定后加入钛酸丁酯，滴加氨水来调节pH值；3)反应完成后分别用水和乙醇清洗数次，直到杂质去除完全，上层溶液澄清，离心得到沉淀；4)将步骤3)中所得到的沉淀进行干燥，干燥完成后放入炉中煅烧，经研磨即得到复合型高红外反射纳米颜料。然而，该方法制备得到的纳米材料成分分布也不够均匀，其光催化性能仍有待提高。
[0012]总之，现有技术中的无机金属纳米颗粒在制备过程中存在掺杂不均匀、颗粒形貌不佳等问题，导致材料气敏性或光催化性能不足。

技术实现思路

[0013]本专利技术的主要目的在于提供一种Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒、其制备方法及应用，以解决现有技术中无机金属纳米颗粒在制备过程中存在掺杂不均匀、颗粒形貌不佳等缺陷，从而导致材料气敏性或光催化性能不足的问题。
[0014]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种Pt掺杂的复合无机金属
氧化物纳米颗粒的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1，将可溶性金属源、氯铂酸溶解于第一极性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将可溶性金属源、氯铂酸溶解于第一极性溶剂中，形成溶液A；其中所述可溶性金属源选自可溶性三价铁盐、可溶性锌盐、可溶性镧盐及钛酸酯中的至少两种；步骤S2，将尿素溶于第二极性溶剂中形成溶液B；步骤S3，将所述溶液A进行加热后，在搅拌的状态下将所述溶液B加入至所述溶液A中形成溶液C；步骤S4，使所述溶液C冷却并陈化，然后进行离心分离，得到前驱体材料；步骤S5，将所述前驱体材料依次进行干燥、煅烧，即可得到所述Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性三价铁盐为硝酸铁；和/或，所述可溶性锌盐为硝酸锌；和/或，所述可溶性镧盐为硝酸镧；和/或，所述钛酸酯为钛酸四丁酯。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属源选自所述可溶性三价铁盐和所述可溶性锌盐；或者，所述可溶性金属源选自所述可溶性锌盐和所述钛酸酯；或者，所述可溶性金属源选自所述可溶性镧盐、所述可溶性三价铁盐和所述钛酸酯；优选地，当所述可溶性金属源选自所述可溶性三价铁盐和所述可溶性锌盐时，所述可溶性锌盐与所述可溶性三价铁盐的摩尔比为1.05～1.2:2；优选地，所述溶液B中尿素与所述可溶性锌盐的摩尔比为7:1.05～1.2；当所述可溶性金属源选自所述可溶性锌盐和所述钛酸酯时，所述可溶性锌盐与所述钛酸酯的摩尔比为0.5～1.5:1；优选地，所述溶液B中尿素与所述可溶性锌盐的摩尔比为1.8～2.2:1；当所述可溶性金属源选自所述可溶性镧盐、所述可溶性三价铁盐和所述钛酸酯时，所述可溶性镧盐、所述可溶性三价铁盐和所述钛酸酯的摩尔比为0.5～1.5:0.5～1.5:1；优选地，所述溶液B中尿素与所述可溶性镧盐的摩尔比为2.7～3.3:1。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属源选自硝酸铁和硝酸锌；优选地，所述复合无机金属氧化物纳米颗粒中Pt掺杂量为0.3～3wt％；或者，所述可溶性金属源选自硝酸锌和钛酸四丁酯；优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟海鹏，宋言，王书晓，裴忠冶，陈学刚，姚亮，陈宋璇，
申请(专利权)人：中国有色工程有限公司，
类型：发明
国别省市：