System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法技术_技高网
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一种高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法技术

技术编号:41255059 阅读:5 留言:0更新日期:2024-05-11 09:15
本发明专利技术公开了一种高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,包括如下步骤:1)将至少五种可溶性的金属盐超声或搅拌溶解在溶剂中,制得含有至少五种金属盐的金属前驱体溶液;2)将还原剂和絮凝剂混合后加热熔解,制得预热后的还原相;3)将金属前驱体溶液注入到预热后的还原油相中,金属前驱体中的金属离子在还原相中被还原,制得催化剂粗制颗粒;4)将催化剂粗制颗粒后处理,得到高熵合金颗粒。该制备方法在低温低压的温和条件下完成;本发明专利技术制备的催化剂尺寸小,约为5nm‑100nm;各个元素的原子比在5%‑30%之间,符合高熵合金的元素组成定义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金催化剂制备。更具体地,涉及一种液相还原法制备高熵合金催化剂的方法。


技术介绍

1、2004年,cantor.和yeh.首次独立报道了结晶型多主元素合金和高熵合金(简称:heas),两者指的是同一概念[cantor b,chang i,knight p,et al.microstructuraldevelopment in equiatomic multicomponent alloys.mater sci eng-a,2004,375–377:213–218.]。与传统的合金设计理念不同,heas不是仅以一种或两种元素为基础,而是包含至少五种主元素,其原子百分比(at.%)相等或接近相等,溶质和溶剂之间没有明显差异[yeh j,chen s,lin s,et al.nanostructured high-entropy alloys with multipleprincipal elements:novel alloy design concepts and outcomes.adv eng m ater,2004,6:299–303.]。近年来,高熵合金在各个领域受到了广泛的关注。由于具有多种主元素,它们具有独特的微观结构和性能,例如高强度和硬度,优异的耐腐蚀性,热稳定性,以及优异的抗疲劳、断裂和耐辐照性,这些都是传统合金所无法比拟的。

2、heas已经在一些热催化和电催化反应中表现出了显著的催化性能。不仅在很大程度上调节了电子和几何结构,而且为构建具有意想不到性能的催化剂提供了平台。高效、可控地合成heas催化剂是heas应用于多相催化的基础。众所周知,只有催化剂表面的原子直接参与催化反应[xin y,li s,qian y,et al.high-entropy alloys as a platform forcatalysis:progress,challenges,and opportunities[j].acs catalysis,2020,10(19):11280-11306.]。因此,与制备大尺寸的heas结构材料的方法不同,heas催化剂的合成需要将heas的尺寸减小到纳米尺度,以增加比表面积。

3、hu和他的同事首先提出了一种碳热冲击(cts)技术,指的是在碳纳米纤维(cnf)载体上将多达8种不同元素合金化成heas纳米颗粒(nps),但这个方法对实验条件的要求极为苛刻[①xie,p.;yao,y.;huang,z.;liu,z.;zhang,j.;li,t.;wang,g.;shahbazian-yassar,r.;hu,l.;wang,c.highly efficient decomposition of am monia using high-entropy alloy catalysts.nat.commun.2019,10,4011.;②yao,y.;liu,z.;xie,p.;huang,z.;li,t.;morris,d.;finfrock,z.;zhou,j.;jiao,m.;gao,j.computationallyaided,entropy-driven synthesis of highly efficient and dura ble multi-elemental alloy catalysts.sci.adv.2020,6,eaaz0510.;③yao,y.;huang,z.;xie,p.;lacey,s.d.;jacob,r.j.;xie,h.;chen,f.;nie,a.;pu,t.;rehwold t,m.carbothermalshock synthesis of high-entropy-alloy nps.science 2018,359,1489–1494.]。

4、同样的,lv和他的同事通过机械合金化成功合成了alcocrtizn、alcocrfeni和cocrfemnni hea粉末[lv,z.y.;liu,x.j.;jia,b.;wang,h.;wu,y.;lu,z.p.developmentof a novel high-entropy alloy with eminent efficiency of degra ding azo dyesolutions.sci.rep.2016,6,34213,7]。但固相合成法的局限性也决定了该高熵合金的尺寸较大。

5、schuhmann和他的同事改进了溅射沉积技术,合成了高度分散的heas nps,他们用ar等离子体轰击元素靶,并将靶中的金属原子溅射到离子液体中,取代了在基体上的合成[t.;meyer,h.;savan,a.;wilde,p.;garzón manjón,a.;chen,y.-t.;ventosa,e.;scheu,c.;ludwig,a.;schuhmann,w.discovery of a multina ry noble metal-freeoxygen reduction catalyst.adv.energy mater.2018,8,1802269.]。然后,这些金属原子将在离子液体中成核并生长,从而产生相应的heas np s。

6、另外,还有一些创新的方法被发现,例如,liu等人报道了一种超声辅助湿化学法制备heas nps的简便方法,在超声辐照过程中,由于声空化现象,局部微观区域在瞬时时间跨度内产生了极高的温度[liu,m.;zhang,z.;okejiri,f.;yang,s.;zho u,s.;dai,s.entropy-maximized synthesis of multimetallic nanoparticle catalysts via aultrasonication-assisted wet chemistry method under ambient conditions.adv.mater.interfaces 2019,6,1900015.]。不到10-9s的时间尺度内,可以在局部微观区域产生高达5000℃的温度和2000atm的压力,能够直接加速金属离子的同时还原,形成熵最大化状态。

7、有鉴于此,中国专利申请号为:201711126629.0,名称为“一种不同形貌非晶态cocrcufeni高熵合金粉体的制备方法”,该专利技术公开了一种不同形貌非晶态cocrcufeni高熵合金粉体的制备方法,所述方法依次按如下步骤进行:(1)称取一定量的naoh溶于水后,加入还原剂二氧化硫脲、加热到使其完全溶解,在上述水溶液中加入一定量有机溶剂,或者加入少量的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮pvp,混合均匀后作为还原液使用;其中:还原液中还原剂的浓度为0.05~0.8mol/l,还原剂与naoh的摩尔比为1:0.4~8,表面活性剂用量为还原液质量的1~8‰;(2)称取一定质量等摩尔比的钴、铬、铜、铁和镍的金属盐溶于水或溶于与步骤(1)相同的有机溶剂,加热到使其完全溶解,混合均匀后作为氧化液使用;其中:氧化液中金属盐的浓度为0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述可溶性金属盐选自下列物质中的一种:氯化铁、氯化铟、无水氯化铬、高氯酸铁、高氯酸银、氯化银、氯化金、草酸钴、氯化铑、氯化钌、氯亚钯酸钾、硝酸钴、硝酸镍、氯化嫁、硝酸铝、氯化钴、乙酰丙酮锡、氯化钼、氯化镍、氯化铜、乙酰丙酮银、氯亚铂酸钾、碳酸铷、高氯酸镉水合物、溴化锶、六氟磷酸银、硫酸钇、硫酸锆、碳酸铷、硫酸钇、三水合乙酸铅。

3.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述溶剂选自下列物质中的一种或多种:去离子水、乙醇、甲醇、乙二醇、异丙醇、乙醚。

4.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述絮凝剂选自下列物质中的一种或多种:十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂、盐酸多巴胺、水性粘结剂。

5.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述还原剂选自下列物质中的一种或多种:乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃、乙二醇、柠檬酸、L-D抗坏血酸、硼氢化钠、丙烯酸乙酯。

6.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述絮凝剂与还原剂的质量比为2-3:1;更优选地,所述絮凝剂与还原剂的质量比为2.5:1。

7.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述预热后的还原相温度为150-350℃;更优选地,所述预热后的还原相温度为200-300℃。

8.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述加热熔解在搅拌下进行,搅拌速度为100-500rpm;更优选地,所述搅拌速度为200-500rpm。

9.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤3)中,所述金属前驱体溶液注入还原相中的速度为1-5ml/min;更优选地,所述金属前驱体溶液注入还原相中的速度为1.5-3.5ml/min;

10.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤4)中,所述后处理包括萃取分离、洗涤、离心中的一种或多种;

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【技术特征摘要】

1.一种高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述可溶性金属盐选自下列物质中的一种:氯化铁、氯化铟、无水氯化铬、高氯酸铁、高氯酸银、氯化银、氯化金、草酸钴、氯化铑、氯化钌、氯亚钯酸钾、硝酸钴、硝酸镍、氯化嫁、硝酸铝、氯化钴、乙酰丙酮锡、氯化钼、氯化镍、氯化铜、乙酰丙酮银、氯亚铂酸钾、碳酸铷、高氯酸镉水合物、溴化锶、六氟磷酸银、硫酸钇、硫酸锆、碳酸铷、硫酸钇、三水合乙酸铅。

3.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述溶剂选自下列物质中的一种或多种:去离子水、乙醇、甲醇、乙二醇、异丙醇、乙醚。

4.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述絮凝剂选自下列物质中的一种或多种:十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂、盐酸多巴胺、水性粘结剂。

5.根据权利要求1所述高熵合金纳米颗粒催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述还原剂选自下列物质中的一种或多种:...

【专利技术属性】
技术研发人员:危增曦王倩赵双良蒋田
申请(专利权)人:广西大学
类型:发明
国别省市:

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