铂纳米粒子的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铂纳米粒子的制备方法，主要解决以往技术中未涉及溶液法制备铂纳米粒子，而用机械粉碎法、化学溶液法制备的铂纳米粒子颗粒大、分布不匀且不稳定的问题，本发明专利技术采用以氢和重量百分比浓度为０．０１～２．０％的铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液为原料，以分子量为１０００～１００００的选自聚异丙基丙烯酰胺，聚乙烯基乙酰胺和聚乙烯醇的聚合物为稳定剂，在温度为２５℃，压力为常压条件下进行反应得铂纳米粒子的技术方案，较好地解决了该问题，可用于铂纳米粒子的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
近年来，合成具有较高比表面的金属纳米粒子已成为研究热点，该类纳米粒子可用作催化剂、吸附剂及传感器，在光、电、磁等领域均有潜在用途。Brugger曾报道选择有机配合物作为稳定剂，可获得高度分散的Pt纳米粒子，在可见光作用下水光解成氢气的循环反应中，Pt纳米催化剂呈现出很高的催化活性和良好的稳定性。纳米粒子制备方法有许多种，传统的制备工艺可分为三类。一类是机械粉碎法；第二类是PVD法，如已公开的中国专利CN1329957A。包括等离子体加热法、激光加热蒸发法、电子束加热蒸发法、电弧放电加热法等。第三类是化学溶液法，主要分为直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法多种。如已公开的中国专利CN1096275A介绍，美国Clarkson大学的Matijevic实验室报道的静态水解法采用不锈钢反应釜，进行长时间的高温反应，由于该法尚不能选择性的获得各种单一形状的粒子，因而需要对产物进行离心、倾析分离。各种方法均有一定的局限性，如机械粉碎法，由于采用的加工工艺所限，在高效率研磨设备研制成功之前，很难实现工业化生产。PVD法设备投资大，操作工艺复杂。化学溶液法由于采用水为反应介质，而水是一种极性物质，在干燥过程中水会导致纳米粒子团聚，表面收缩硬化，许多种类的纳米微粒不能以此法制备。对于Pt纳米粒子而言，最为简便的方法是用氢气或醇溶液在稳定剂存在下还原金属盐溶液的方法来获得。该过程中的稳定剂一般采用聚合物，配合物或表面活性剂。采用合适比例的稳定剂，人们不仅能获得理想的粒子大小，而且还可对粒子的形状加以控制，进而可影响到催化反应的活性和选择性。因此，寻找合适的聚合物、控制加入比例，成为人们感兴趣的课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是以往技术中未涉及溶液法制备铂纳米粒子，且用机械粉碎法、化学溶液法制备的铂纳米粒子颗粒大、分布不匀且不稳定的问题，提供一种新的，该方法具有制得的铂纳米粒子颗粒小、颗粒直径分布窄、稳定性好的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种，以氢和重量百分比浓度为0.01～2.0％的铂酸、铂酸盐和有机铂酸盐溶液为原料，以分子量为1000～10000选自聚异丙基丙烯酰胺，聚乙烯基乙酰胺或聚乙烯醇的聚合物为稳定剂，在0～50℃，压力为常压条件下进行反应，得铂纳米粒子。上述方案中，铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐优选方案为氯铂酸、氯铂酸碱金属盐或硫氰铂酸碱金属盐；铂酸或铂酸盐溶液重量百分比浓度优选范围为0.1～1.0％；稳定剂的分子量优选范围为3000～8000；稳定剂和铂的摩尔比为0.1～8，优选范围为3～6。本专利技术中，由于采用了合适的稳定剂、合适浓度的铂盐及合适的稳定剂和铂的摩尔比，所得铂纳米粒子粒径在7纳米左右，粒子现状大多为三角形和四边形，且铂溶胶的稳定性好，加入的氯化钾电解质溶液浓度为5.6摩尔/升时，仍能稳定存在，取得了较好的技术效果。粒子的形貌及大小用Philips Tecnai-12透射电子显微镜观测，加速电压为100千伏。样品制备是将溶液滴在带有碳膜的铜网上，在空气中自然干燥。粒子大小及形貌见表1，图1。在至少5张照片中随机选定区域，选择不少于300个粒子，用图象分析仪分别测量粒子大小，得到不同聚合物作用下所合成的纳米粒子的平均粒径。用下列方法测定铂溶胶的稳定性。向H2还原后得到的铂溶胶中分别加入不同浓度的电解质氯化钾溶液，用磁力搅拌器以1000转/分钟的速度高速搅拌4小时后，再用离心机分离15分钟，取上层清液少许用于测定溶胶中的铂粒子浓度，残存的铂粒子浓度越大，说明溶胶稳定性越好。加入的电解质氯化钾溶液浓度越高，溶胶的稳定性越好。所用仪器为JASCO V-550紫外-可见光谱仪，波长采用500纳米。测定结果见表2。附图说明图1为不同聚合物稳定下的铂溶胶的透射电镜照片。图1中，1a为聚异丙基丙烯酰胺；1b为聚乙烯基乙酰胺；1c为聚乙烯醇。下面通过实施例对本专利技术作进一步的阐述。具体实施例方式实施例125℃下，在250毫升重量百分比浓度为0.1％的氯铂酸钾的溶液中加入250毫升浓度为5×10-4摩尔/升分子量为4000的聚异丙基丙烯酰胺溶液，通Ar气30分钟赶尽空气后，再通H25分钟进行还原反应。还原结束后，密封反应容器，静置。取样进行透射电镜测试和溶胶稳定性测定。实施例2～3同实施例1，只是将氯铂酸钾改为氯铂酸、硫氰铂酸钾。其余同实施例1。实施例4～5同实施例1，只是将稳定剂改为聚乙烯基乙酰胺和聚乙烯醇，其余同实施例1。比较例1～2同实施例1，只是将氯铂酸钾的溶液重量浓度变为0.4％、1.0％。比较例3～4同实施例1，只是将聚异丙基丙烯酰胺的分子量改变为1000、10000。比较例5～6同实施例1，只是将聚异丙基丙烯酰胺/Pt2+的摩尔比改变为8∶1和0.1∶1。从实施说明看，本专利技术中，在常温下，用聚异丙基丙烯酰胺，聚乙烯基乙酰胺和聚乙烯醇等三种可溶于水的聚合物分别作为稳定剂，用H2还原氯铂酸钾溶液的方法在常温下合成制得的Pt纳米粒子，粒子大小介于5～15纳米，形状以三角形、四边形为主。所得的Pt纳米粒子溶胶，在加入高浓度的KCl电解质溶液后仍很稳定。说明本专利技术所得铂纳米粒子稳定性好，可用于特定的催化反应中。表1粒子的主要形状及平均粒径 表2溶胶耐电解质氯化钾的最高浓度 权利要求1.一种，以氢和重量百分比浓度为0.01～2.0％的铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液为原料，以分子量为1000～10000选自聚异丙基丙烯酰胺，聚乙烯基乙酰胺或聚乙烯醇的聚合物为稳定剂，在温度为0～50℃，压力为常压条件下进行反应，得铂纳米粒子。2.根据权利要求1所述，其特征在于铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐为氯铂酸、氯铂酸碱金属盐或硫氰铂酸碱金属盐。3.根据权利要求1所述，其特征在于铂酸或铂酸盐溶液浓度以重量百分比计为0.1～1.0％。4.根据权利要求1所述，其特征在于稳定剂的分子量为3000～8000。5.根据权利要求1所述，其特征在于稳定剂和铂的摩尔比为0.1～8。6.根据权利要求5所述，其特征在于稳定剂和铂的摩尔比为3～6。全文摘要本专利技术涉及一种，主要解决以往技术中未涉及溶液法制备铂纳米粒子，而用机械粉碎法、化学溶液法制备的铂纳米粒子颗粒大、分布不匀且不稳定的问题，本专利技术采用以氢和重量百分比浓度为0.01～2.0％的铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液为原料，以分子量为1000～10000的选自聚异丙基丙烯酰胺，聚乙烯基乙酰胺和聚乙烯醇的聚合物为稳定剂，在温度为25℃，压力为常压条件下进行反应得铂纳米粒子的技术方案，较好地解决了该问题，可用于铂纳米粒子的工业生产中。文档编号B22F9/26GK1765552SQ200410067620公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日专利技术者缪长喜, 谢在库, 陈庆龄 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铂纳米粒子的制备方法，以氢和重量百分比浓度为０．０１～２．０％的铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液为原料，以分子量为１０００～１００００选自聚异丙基丙烯酰胺，聚乙烯基乙酰胺或聚乙烯醇的聚合物为稳定剂，在温度为０～５０℃，压力为常压条件下进行反应，得铂纳米粒子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：缪长喜，谢在库，陈庆龄，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]