一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法，其是采用添加剂使贵金属纳米结构排列，随后加入第二种贵金属前驱体，通过受控光源照射焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂，包括如下步骤：S610：在含有贵金属纳米结构溶胶的光反应器中加入添加剂，混合均匀得到排列好的一维纳米结构半成品；S620：在排列好的一维纳米结构半成品中加入第二种贵金属前驱体，搅拌混合均匀；S630：通过受控光源照射焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂。本发明专利技术制备的贵金属纳米结构呈稳定的一维状，且分散均匀，可应用于化工、能源以及生物医学等领域。能源以及生物医学等领域。能源以及生物医学等领域。

【技术实现步骤摘要】
一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及的纳米功能材料
，具体涉及一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]贵金属纳米材料的组分、形貌、结构、尺寸以及表面状态等因素影响其物理化学性质，最终决定了其催化性能。近年来，一维贵金属复合材料由于其独特的性质，如高导电性，特异的电子结构，丰富的缺陷，大量的不饱和配位原子，在催化反应中具有重要的应用前景。目前已报道的制备一维贵金属纳米材料催化剂的方法有水热法、煅烧法、模板法以及光化学方法等等。
[0003]近年来，研究人员在材料合成技术上的不断开拓，发现在局域表面等离子体共振(LSPR)的驱动下，能够可控合成具有独特结构的纳米材料。至首次报道以来，LSPR方法因其绿色环保、过程便捷的特点，获得了研究人员的青睐，成为贵金属纳米材料可控合成的一个新分支。但是，基于LSPR效应可控合成双金属甚至多金属还属于起步阶段，制备一维贵金属纳米结构的普适方法更是有待探索。
[0004]因此，发展LSPR方法在一维贵金属纳米催化材料合成过程中的新策略，精确控制贵金属纳米结构的成核和生长，调控贵金属纳米材料形貌结构，获得高效的催化剂，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法，采用LSPR法精确控制一维结构制备过程中成核和生长，通过改进制备工艺及配方，获得均匀分散的一维贵金属纳米结构，同时避免引入更多表面活性剂、外来离子或分子，以解决现有技术或相关技术中存在的上述技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供技术方案为：
[0007]一维贵金属纳米结构催化剂的液相光焊接制备方法，其特征在于，采用添加剂使贵金属纳米结构排列，随后加入第二种贵金属前驱体，通过受控光源照射焊接，即通过液相光焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂，包括如下步骤：
[0008]S610：在含有贵金属纳米结构溶胶的光反应器中加入添加剂，混合均匀得到排列好的一维纳米结构半成品；
[0009]S620：在排列好的一维纳米结构半成品中加入第二种贵金属前驱体，搅拌混合均匀；
[0010]S630：通过受控光源照射焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂。
[0011]所述的步骤S610，具体包括如下步骤：
[0012]S611：向光反应器中加入40mL贵金属纳米溶胶，所述贵金属纳米溶胶为金纳米颗粒(Au NPs)、金纳米棒(Au NRs)、Ag纳米线(Ag NWs)中的至少一种，保持磁力搅拌，通15℃
外部循环水；
[0013]S612：向所述贵金属纳米结构溶胶中加入添加剂，磁力搅拌5min至10min，得到排列好的一维纳米结构半成品。所述添加剂为甲醇、异丙醇中的至少一种，用量为1mL至1.7mL；
[0014]所述步骤S620中第二种贵金属前驱体为H2PtCl6、AgNO3中的至少一种，所述全程搅拌为磁力搅拌，搅拌速率为300
‑
500rpm；
[0015]所述纳米结构溶胶为Au NPs、Au NRs时，所述第二种贵金属前驱体的用量为Au质量的1/5至1/1；所述纳米结构溶胶为Ag NWs时，第二种贵金属前驱体的用量为Ag NWs质量的1/10至1/5。
[0016]所述步骤S630，其受控光源为氙灯光源，波长范围为≥400nm；受控光源照射时长为60min至120min；受控光源的功率为300W。
[0017]一种一维贵金属纳米结构催化剂，是由前述制备方法和步骤，进行液相光焊接制备获得的，均匀分散的一维贵金属纳米结构催化剂。
[0018]所述一维贵金属纳米结构催化剂，具体包括：由Au NPs溶胶光焊接而成的二元Au/Pt、Au/Ag一维结构；由Au NRs溶胶光焊接而成的二元Au/Pt一维结构；由Ag NWs和Au NPs溶胶光焊接而成的二元Au/Ag NWs网络结构。
[0019]相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：
[0020]1、本专利技术提供的一维贵金属纳米结构催化剂的制备方法，是采用液相光焊接法，即采用LSPR法精确控制一维结构制备过程中成核和生长，通过改进制备工艺及配方，获得均匀分散的一维贵金属纳米结构。本方法无需添加额外的表面活性剂，操作步骤少，制备效率高且环境友好。
[0021]2、本专利技术提供的一维贵金属纳米结构催化剂的液相光焊接制备方法，核心步骤少，主要是通过在含有Au NPs、Au NRs、Ag NWs溶胶的光反应器中添加助剂将其连接，得到排列好的半成品溶胶，全程保持搅拌，再通过受控光源照射将连接好的溶胶焊接连接。在此过程中，贵金属纳米结构的排列状态是决定焊接效果的第一个关键。本专利技术采用的制备方法，通过可控光沉积有效调节热力学和动力学过程，控制第二种贵金属前驱体的沉积位置，是决定焊接效果的第二个关键。
[0022]3、本专利技术提供的一维贵金属纳米结构催化剂，具有均匀稳定分散，结构缺陷丰富，电子导通能力强，元素组分协同作用等优点，可广泛应用于化工催化、能源转换、生物传感及医学等领域。
[0023]4、本专利技术提供一维贵金属纳米结构催化剂及其液相光焊接制备方法，其它更多的优点、目标和特征将部分通过下面的实施例加以说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0024]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1示出了根据本专利技术实施例一维贵金属纳米结构催化剂的液相光焊接制备方法的示意性流程图；
[0026]图2示出了根据本专利技术具体实施例1和对比例1制备的纳米结构的透射电镜图，其中a为具体实施例1的纳米结构的低倍率透射电镜图，a1为具体实施例1的纳米结构的选区高分辨透射电镜图，b为对比例1的纳米结构；
[0027]图3示出了根据本专利技术具体实施例2和对比例1制备的纳米结构的透射电镜图，其中a为具体实施例2的纳米结构的低倍率透射电镜图，b为对比例1的纳米结构；
[0028]图4示出了根据本专利技术具体实施例3和对比例1制备的纳米结构的透射电镜图，其中a为具体实施例3的纳米结构的低倍率透射电镜图，a1为具体实施例3的纳米结构的选区高分辨透射电镜图，b为对比例1的纳米结构；
[0029]图5示出了根据本专利技术具体实施例4和对比例2制备的纳米结构的透射电镜图，其中a为具体实施例4的纳米结构的低倍率透射电镜图，a1为具体实施例4的纳米结构的选区高分辨透射电镜图，b为对比例2的纳米结构；
[0030]图6示出了根据本专利技术具体实施例5和对比例2制备的纳米结构的透射电镜图，其中a为具体实施例5的纳米结构的低倍率透射电镜图，b为对比例2的纳米结构；
[0031]图7示出了根据本专利技术具体实施例6和对比例3制备的纳米结构的透射电镜图，其中a为具体实施例6的纳米结构的率透射电镜图，b为对比例3的纳米结构。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一维贵金属纳米结构催化剂的制备方法，其特征在于，其是采用添加剂使贵金属纳米结构排列，随后加入第二种贵金属前驱体，通过受控光源照射焊接，即通过液相光焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂，包括如下步骤：S610：在含有贵金属纳米结构溶胶的光反应器中加入添加剂，混合均匀得到排列好的一维纳米结构半成品；S620：在排列好的一维纳米结构半成品中加入第二种贵金属前驱体，搅拌混合均匀；S630：通过受控光源照射焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤S610，具体包括如下步骤：S611：向光反应器中加入40mL贵金属纳米溶胶，所述贵金属纳米溶胶为金纳米颗粒Au NPs、金纳米棒Au NRs、Ag纳米线Ag NWs中的至少一种，保持磁力搅拌，通15℃外部循环水；S612：向所述贵金属纳米结构溶胶中加入添加剂，磁力搅拌5min至10min，得到排列好的一维纳米结构半成品。所述添加剂为甲醇、异丙醇中的至少一种，用量为1mL至1.7mL。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S620所述第二种贵金属前驱体为H2Pt...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄垒，李厅，施利毅，贾蓉蓉，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：