一种铂铜双金属纳米材料。其粒径为4-10纳米，具有多足状形貌，铂铜摩尔比例可调。制备过程：在含有可溶性铜前躯体及少量碱液的140℃-180℃多元醇热溶液中注入可溶性铂前躯体溶液，维持该温度搅拌1-3小时。该制备方法原料廉价易得，设备工艺简单，产率较高。该材料在多相催化，电催化及其光催化等领域都有很大的潜在应用，尤其在电催化中表现出优良的催化性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钼铜双金属纳米材料及其制备方法和应用。
技术介绍
钼及其双金属纳米催化剂由于其高效的还原和氧化作用，在多相催化，光催化及电催化领域的应用非常广泛。在反应中除了尺寸外，钼及其双金属纳米晶体的形貌对催化和电催化的活性和选择性也起到了关键的作用。调变合成单一形貌催化剂的条件，如稳定齐U、还原剂和表面活性剂等，对于调控纳米粒子的形貌至关重要。贵金属钼是提供催化活性的基本元素，降低催化剂的成本决定着钼催化剂的实用性。铜的添加不仅可以提高催化剂的活性和选择性，还可以降低生产成本，因此钼铜双金属纳米颗粒及其形貌的可控合成和应用研究受到国内外研究学者的广泛关注。利用多元醇的弱还原性来合成具有不同形状的钼纳米晶是一种重要而又经典的方法。该方法最常见的是用PVP作为稳定剂，与前躯体一起溶解在乙二醇等醇溶液中，溶剂作为还原剂的反应。一方面PVP作为稳定剂，可防止钼粒子团聚长大，另一方面，通过对某些晶面的保护来控制纳米粒子的形状。这种方法经常辅以金属或非金属离子来精确控制纳米晶的形状，如 Fe3+(参见 Han S B, Song Y J, Lee J M, et al.Electrochem.Commun.,2008，10:1044)、Ag+(参见 Song H, Kim F，Yang P D, et al.J.Phys.Chem.B, 2005,109:88)等。利用这些金属在某些晶面上的特性吸附或与钼的氧化还原反应来达到控制晶面生长速度的目的。被还原的Fe、Ag等金属可以通过离心、浓硝酸刻蚀等方法除去，不会引入这些金属的干扰。不同形状的钼纳米晶也可以通过改变反应条件控制反应动力学参数得以实现。还原速率相对较快时，晶核易于形成热力学稳定的平截八面体形状；而还原速率较慢时，稳定剂的作用更明显。Herricks等发现添加不同量的NaNO3可以调节多元醇法制备的钼纳米晶的形状，NaNO3可以被还原为亚硝酸盐并与Pt (II)和Pt(IV)形成稳定的络合物，从而降低钼的还原速率，使得钼纳米晶的不同晶向生长速率发生变化，最终生成不同形状的钼纳米晶(参见 T.Herricks, J.Chen and Y.Xia, Nano Lett., 2004,4, 2367) 用此经典方法实现双金属钼铜的形貌调控鲜有报道，而小于IOnm的多足形貌的钼铜双金属纳米粒子的合成及应用至今仍无报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双金属纳米材料及其制备和应用；为实现上述目的，本专利技术提供一种多足状钼铜双金属纳米材料，该多足状(多足状:文献中将其描述为polypod或multipod)结构大小4-10nm,组分比例可控,钼铜双金属中钼铜摩尔比例为5: 1-1: 5。本专利技术的又一目的在于提供一种制备多足状钼铜双金属纳米结构的方法，该方法原料价廉易得，环境友好，操作简便。本专利技术提供的一种多足状钼铜双金属纳米结构的制备方法，其具体步骤为:I)取多元醇溶液，加入1-10倍钼摩尔量的PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和少量碱液(少于0.5ml，或不加)，加入可溶性铜前躯体，空气或氩气气氛下加热至140°C _180°C ；2)将可溶性钼前躯体水溶液注入到多元醇热溶液中，维持此温度搅拌反应1-3小时；其中钼铜摩尔比例为1/10-10/1 ；3)在热溶液中反应1-3小时后降温至室温，用丙酮将纳米颗粒沉降出来，纳米颗粒用水和乙醇洗掉PVP。所述多元醇为乙二醇、1，2-丙二醇、1，5-戊二醇、二乙二醇、三甘醇、四甘醇中的一种；所述PVP为分子量为28k和55k中的一种；所述的碱液为具有一定浓度的氢氧化钠、四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵水溶液中的一种；所述可溶性钼前躯体为氯钼酸和氯钼酸钾中的一种；所述可溶性铜前躯体为氯化铜和硝酸铜中的一种。所述反应体系中氯钼酸根的浓度为l_20mM。所述纳米材料可作为催化剂用于燃料电池中的电催化反应，具有优良的电催化活性。对本专利技术提供的纳米材料的电化学测试方法如下:工作电极的制备:以旋转圆盘玻碳电极为工作电极，将权利要求1或2所述的纳米材料分散在乙醇溶液中，移取适量涂抹在玻璃圆盘电极上，待乙醇蒸发后再涂上Nafion乙醇溶液。电化学测试:钼铜双金属纳米材料的电催化性能测试采用动电位扫描法。实验体系为三电极体系，涂有催化剂的旋转圆盘为工作电极，钼电极为对电极，Hg/Hg2S04为参比电极。电解液为HClO4溶液。动电位扫描速率为20或SOmVs'测试前通氧气直至电解液中氧气达到饱和(25°C )，继续通适量氧气保持溶解氧浓度，旋转圆盘电极转速为500-2500r/min0附图说明图1是本专利技术实施例1的透射电镜(TEM)及XRD，EDX结果； 图2是本专利技术实施例2的透射电镜照片；图3是本专利技术实施例3的透射电镜照片。具体实施例方式实施例1:称取IlOmg PVP加入到25ml三口烧瓶中，向里加入0.8mll25mMCuCl2 (AR)的乙二醇溶液，再加入8.55mL乙二醇，同时开启搅拌，使其充分混合溶解；空气气氛中缓慢升温至1600C，维持此温度30分钟后，将浓度为77.3mM的H2PtCl6溶液0.65mL的溶液注入到160°C的含CuCl2的乙二醇热溶液中，搅拌反应I小时；将反应后的溶液转移至离心管中，然后加入三倍体积的丙酮，IOOOOrpm离心分离5min,即得到钼铜多足状纳米结构，如图1,此多足状结构大小均匀，根据XRD结果通过谢乐公式计算所合成纳米粒子粒径大小4.3nm。将用水和乙醇洗好的纳米粒子做EDX和ICP测试得到此纳米颗粒只含有Pt和Cu两种元素，PtCu比例为5/1。实施例2:称取IlOmg PVP 加入到 25ml 三口烧瓶中，向里加入 0.8mll25mMCuCl2(99.999% )的乙二醇溶液，再加入8.55mL乙二醇，同时开启搅拌，使其充分混合溶解；空气气氛中缓慢升温至160°C，维持此温度30分钟后，将浓度为77.3mM的H2PtCl6溶液0.65mL的溶液注入到160°C的含CuCl2的乙二醇热溶液中，搅拌反应I小时；将反应后的溶液转移至离心管中，然后加入三倍体积的丙酮，IOOOOrpm离心分离5min，即得到钼铜多足状纳米结构，如图2，此多足状结构大小均匀。将用水和乙醇洗好的纳米粒子做ICP测试得到此纳米颗粒PtCu比例为3.7/1。实施例3:称取IlOmg PVP 加入到 25ml 三口烧瓶中，向里加入 0.8ml 125mMCuCl2 (99.999 %)的乙二醇溶液，再加入8.55mL乙二醇，同时开启搅拌，使其充分混合溶解；氩气气氛中缓慢升温至160°C，维持此温度30分钟后，将浓度为77.3mM的H2PtCl6溶液0.65mL的溶液注入到160°C的含CuCl2的乙二醇热溶液中，搅拌反应I小时；将反应后的溶液转移至离心管中，然后加入三倍体积的丙酮，IOOOOrpm离心分离5min,即得到钼铜多足状纳米结构，如图3,此多足状结构大小均匀。将用水和乙醇洗好的纳米粒子做ICP测试得到此纳米颗粒PtCu比例为2.5/1。实施例4:称取IlOmg PVP加入到25ml三口烧瓶中，向里加入1.6mll25mMCuCl2 (AR)的乙二醇溶液，再加入7.75mL乙二醇，同时开启搅拌，使其充分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铂铜双金属纳米材料，其特征在于：粒径为4?10nm，具有多足状形貌。
【技术特征摘要】
1.一种钼铜双金属纳米材料，其特征在于:粒径为4-10nm，具有多足状形貌。2.如权利要求1所述的纳米结构，其特征在于:钼铜双金属中钼铜摩尔比例为5:1-1: 5。3.一种权利要求1所述纳米结构的制备方法，其制备过程如下: 1)取多元醇溶液，加入1-10倍钼摩尔量的PVP(聚乙烯吡咯烷酮)和少量碱液(少于0.5ml，或不加)，加入可溶性铜前躯体，空气或氩气气氛下加热至140°C _180°C ； 2)将可溶性钼前躯体水溶液注入到多元醇热溶液中，维持此温度搅拌反应1-3小时；其中钼铜摩尔比例为1/10-10/1 ； 3)在热溶液中反应1-3小时后降温至室温，用丙酮将纳米颗粒沉降出来，纳米颗粒用水和乙醇洗掉PVP。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于: 所述多元醇为乙二醇、1，2-丙二醇、1，5-戊二醇、二乙二醇、三甘醇、四甘醇中的一种；所述PVP为分子量为28k和55k中的一种；所述的碱液为具有一定浓度的氢氧化钠、四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵水溶液中...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹杰，王军虎，张涛，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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