带状金属纳米结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种带状金属纳米结构，其中即使利用相对较少量的催化活性物质也能够实现催化活性物质的宽表面积，使得该带状金属纳米结构显示优异的催化活性，本发明专利技术还涉及该带状金属纳米结构的制备方法。该带状金属纳米结构包含金属纳米带和第二金属，所述金属纳米带含有第一金属和导电聚合物，呈现具有纳米级厚度、宽度大于厚度且长度大于宽度的带状；所述第二金属与由上述宽度和长度限定的金属纳米带的一个或两个平面结合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种带状金属纳米结构及其制备方法。更具体而言，本专利技术涉及一种能够提供具有优异的催化活性的催化剂等的带状金属纳米结构，及其制备方法。
技术介绍
纳米材料是指其尺寸单位没有到达微米级的材料。它们的特征在于具有比早期材料大得多的表面积和相对更高的表面能。这种大表面积和高表面能极大地影响纳米材料的物理性能，使其具有与对应的先前已知材料非常不同的特性。例如，银(Ag)纳米粒子根据其尺寸可以具有非常不同的熔点。即，它们在直径约20nm时表现出约200～300℃的熔点，这与以前已知的约960.5℃的银(Ag)的熔点大不相同。另外，众所周知CdTe(一种半导体材料)即使粒度差1nm，在纳米粒子状态下也显示出非常不同的荧光颜色。像这样，即使纳米材料由相同的成分构成，取决于其粒度、形状等，仍可以预计它们具有不同的晶粒尺寸、表面积、颜色/晶面分布等。这就是为什么尽管具有不同粒度、形状等的纳米材料由相同的成分构成，但是仍可以预计它们显示出非常不同的特性。因此，为了实现所需的纳米材料特性，控制纳米材料的尺寸、形状、组成等非常重要。另一方面，由于金属具有多种催化活性和高强度以及优异的导热性和导电性，它们已经在工业领域中用作非常重要的材料。特别是，当这样的金属用作纳米材料时，它们可以克服早期金属的限制并显示新的物理性能。因此，近来，已经对金属纳米材料进行了多种研究。在这些金属纳米材料中，由于含有例如铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、钴(Co)、铱(Ir)、铑(Rh)等贵金属的纳米材料或纳米结构作为催化剂或传感器显示出优异的活性，所以它们作为催化剂广泛用于多种反应过程、燃料电池、传感器等中。根据构成纳米材料的催化活性物质(例如贵金属成分)的组成、可以与反应物相互作用的催化活性物质的表面积、催化活性物质的晶体结构或尺寸以及暴露在催化剂表面上的催化活性物质的晶面等，上述含有贵金属的纳米材料的活性可能差别很大。然而，在先前已知的含有贵金属的纳米材料或纳米结构的情形中，它们通常具有粒子或一维线的形状。除非催化活性物质(例如贵金属成分)的含量增加至一定水平或更高，否则对于增加可以与反应物相互作用的催化活性物质的表面积存在限制。因此，对于确保含有贵金属的纳米材料的优异的催化活性存在限制。另外的事实是，由于在形状方面的限制等，早期含有贵金属的纳米材料或纳米结构在使催化活性物质(例如贵金属成分)的特定晶面选择性地暴露在催化剂的表面上有限制。因此，除非通常昂贵的催化活性物质的含量增加到一定水平或更高，否则难以使含有贵金属的纳米材料的催化活性变得优异，因此几乎不能经济并有效地获得具有优异活性的催化剂。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术涉及一种带状金属纳米结构，其中即使利用少量的催化活性物质也可以实现该催化活性物质的宽表面积，使得可以得到具有优异的催化活性的催化剂。本专利技术还涉及一种制备上述金属纳米结构的方法，利用该方法可以容易并简单地得到带状金属纳米结构。技术方案因此，本专利技术提供了一种带状金属纳米结构，该带状金属纳米结构包含金属纳米带和第二金属，所述金属纳米带含有第一金属和导电聚合物，呈现具有纳米级厚度、宽度大于厚度且长度大于宽度的带状；所述第二金属与由上述宽度和长度限定的金属纳米带的一个或两个平面结合。本专利技术还提供了一种制备上述带状金属纳米结构的方法，该方法包括通过使导电聚合物与第一金属的盐反应而形成金属纳米带的步骤；和使该金属纳米带与第二金属的盐反应的步骤。本专利技术也提供一种催化剂，该催化剂包含上述带状金属纳米结构。在下文中，将说明根据本专利技术的具体实施方案的带状金属纳米结构、其制备方法以及包含该带状金属纳米结构的催化剂。除非另外说明，在整个本说明书中使用的一些术语定义如下。在整个本说明书中的术语“金属纳米带”是指一种纳米结构，该纳米结构含有金属和导电聚合物，并且具有在平面上纵长延伸至任一方向的类似带的形状。在沿着带状的方向上从“金属纳米带”的一端到另一端的最长直线距离可以定义为“长度”；在平面上，在垂直于“长度”方向的方向上从“金属纳米带”的一端到另一端的最长直线距离可以定义为“宽度”。并且，在垂直于由“长度”方向和“宽度”方向形成的平面的方向上，在带状的金属纳米带的上面和下面之间的最长直线距离可以定义为“厚度”。这样的金属纳米带的长度、宽度或厚度中的一个或多个具有纳米级尺寸，或至少厚度具有纳米级尺寸。该金属纳米带长度大于宽度且宽度大于厚度，因此具有带状，其中例如薄的矩形、类似的多边形等形状像带一样纵长连接。在整个本说明书中，“带状金属纳米结构”是指一种包含如上定义的金属纳米带和与该金属纳米带结合的其它金属的纳米结构。在该“带状金属纳米结构”中，所述其它金属可以与所述金属纳米带中含有的金属不同。金属纳米带“基本上不含金属氧化物”的描述是指金属纳米带中含有的“金属”以未被氧化的状态存在，因此该金属纳米带不含金属氧化物的情形；或者是指仅少量的(例如，基于金属纳米带的重量少于约1wt%，特别是少于约0.5wt%，更特别是0wt%至少于0.1wt%)金属在制备或使用过程中不可避免地被氧化，因此金属纳米带仅含有相应的少量金属氧化物的情形。再者，除非另外说明，当写到词语“包含”、“含有”或“具有”某一成分时，是指不禁止加入其它成分，且可以任选地加入其它成分。本专利技术的一个实施方案提供了一种带状金属纳米结构，该带状金属纳米结构包含金属纳米带和第二金属，所述金属纳米带含有第一金属和导电聚合物，呈现具有纳米级厚度、宽度大于厚度且长度大于宽度的带状；所述第二金属与由上述宽度和长度限定的金属纳米带的一个或两个平面结合。作为本专利技术人的研究结果，已经发现，通过导电聚合物与第一金属的盐的反应可以形成一金属纳米带，在该反应过程中，第一金属被还原、排列并结合在导电聚合物上；以及通过该金属纳米带与第二金属的盐的反应可以得到一新的带状金属纳米结构，其中不同于第一金属的第二金属与该金属纳米带的一个或两个平面(这样的平面可以是由该金属纳米带的宽度和长度限定的上平面或下平面)结合。这样的金属纳米结构主要包含金属纳米带。与先前已知的粒子或一维纳米结构不同，该金属纳米带具有二维形状，该二维形状具有一定水平或更高的宽度且纵长连接，类似带子。同时，由于该金属纳米结构具有至少纳米级尺寸的厚度，所以显示金属纳米材料的特性。由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.11 KR 10-2010-00218561.一种带状金属纳米结构，包含：
金属纳米带，该金属纳米带含有第一金属和导电聚合物，呈现具有纳米
级厚度、宽度大于厚度且长度大于宽度的带状；和
第二金属，该第二金属与由所述宽度和长度限定的金属纳米带的一个或
两个平面结合。
2.根据权利要求1所述的带状金属纳米结构，其中，所述金属纳米带具
有100nm或大于100nm的长度、10或大于10的长/宽比以及2或大于2的宽
/厚比。
3.根据权利要求1所述的带状金属纳米结构，其中，所述金属纳米带具
有100nm～2000μm的长度、10nm～100μm的宽度以及5nm～500nm的厚度。
4.根据权利要求1所述的带状金属纳米结构，其中，所述第二金属以具
有纳米级厚度的金属层的形状与所述金属纳米带的一个或两个平面结合。
5.根据权利要求1所述的带状金属纳米结构，其中，所述第二金属以金
属纳米粒子的形状与所述金属纳米带的一个或两个平面结合。
6.根据权利要求1所述的带状金属纳米结构，其中，
所述第一金属是选自金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)和铜(Cu)中的金属，
所述第二金属是选自金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)、
钴(Co)和钌(Ru)中的一种或多种金属或其合金，以及
所述第一金属和所述第二金属彼此不同。
7.根据权利要求1所述的带状金属纳米结构，其中，所述金属纳米带基
本上不含金属氧化物。
8.一种制备带状金属纳米结构的方法，该方法包括：
通过使导电聚合物与第一金属的盐反应来形成金属纳米带的步骤；和
使所述金属纳米带与第二金属的盐反应的步骤。
9.根据权利要求8所述的制备带状金属纳米结构的方法，其中，所述导
电聚合物与第一金属的盐的反应步骤在0～70℃的温度和1～2atm的压力下进
行0.1小时～...

【专利技术属性】
技术研发人员：权元钟，黄教贤，李常旭，金赫，朴定源，尹城镐，李庚勋，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：
国别省市：