一种铑纳米晶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铑纳米晶，所述铑纳米晶具有{111}晶面外露的二十面体形貌。本发明专利技术还公开了一种铑纳米晶的制备方法，具体步骤为：将乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮溶解于苯甲醇中得到混合溶液，该混合溶液在170～200℃下水热反应5～15h，得到所述的铑纳米晶。本发明专利技术第一次制备出{111}晶面外露的铑二十面体纳米晶，具有较重要的学术和现实意义；铑二十面体纳米晶的孪晶结构可以增强其在催化反应中的吸附作用，从而在氢反应、加氢甲酰化、烃化等反应中具有更加优异的催化性能。本发明专利技术采用的制备方法简单，所用试剂较为便宜，无毒无害，易实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及贵金属纳米材料的制备领域，具体涉及。
技术介绍
铑纳米晶是一种贵金属纳米单晶颗粒，它既可以作为催化剂应用于加氢反应、加氢甲酰化、烃化和一氧化碳氧化等领域，同时在表面拉曼增强等方面也有着潜在应用。铑纳米晶的形貌和尺寸对上述应用的性能具有很大的影响，因此，近年来的研究主要都集中在控制铑纳米晶的形貌和尺寸大小两方面。目前，在铑纳米晶尺寸控制方面已经取得了较大的成功。主要通过树枝状大分子、胶团等软模板方法来减少铑纳米晶尺寸，并实现尺寸的控制。然而，与金、银、钼、钯等贵金属纳米晶相比，铑纳米晶的形貌控制研究相对较少。目前已经制备出铑纳米晶的规则形貌有:六面体、八面体、四面体、棒状、星型以及凹六面体等。铑纳米晶作为催化剂，在加氢反应、加氢甲酰化、烃化和一氧化碳氧化等领域有广泛应用。铑纳米晶新形貌的研究和开发不但可以丰富晶体生长的实例，利于生长机理的探索，而且可以提供系统研究形貌对催化性能影响的规律，优化并提高其催化性能。因此制备出具有新形貌的铑纳米晶，并开发出制备新形貌的铑纳米晶的方法具有很重要的学术价值和现实意义。
技术实现思路
本专利技术首次制备得到了具有{111}晶面外露的二十面体形貌的铑纳米晶；本专利技术还提供了一种二十面体铑纳米晶的制备方法，所用试剂较为便宜，制备方法简单，易实现。本专利技术公开了一种`铑纳米晶，所述铑纳米晶具有{111}晶面外露的二十面体形貌，本专利技术中首次制备得到了具有所述形貌的铑纳米晶。本专利技术公开了一种铑纳米晶的制备方法，包括以下步骤:将乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮溶解于苯甲醇中得到混合溶液，混合溶液在150~200°C下水热反应5~15h，得到所述的铑纳米晶；本专利技术以乙酰丙酮铑为铑源，以苯甲醇为溶剂和还原剂，以聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂，在高温下水热反应一段时间，制备出{111}晶面外露的铑二十面体纳米晶。较慢的反应速度、防止氧化刻蚀以及温度的控制是铑二十面体纳米晶形成的关键因素。在铑二十面体纳米晶的制备过程中，苯甲醇既起了溶剂的作用又起到还原剂的作用，苯甲醇较弱的还原能力可以降低反应速度，从而有助于铑二十面体纳米晶的形成；同时由于铑二十面体很容易被氯离子和氧气氧化刻蚀，所以制备过程选用的试剂都不包含氯离子。温度的选择也起到关键的作用，作为优选，所述水热反应温度为170~200°C，过高的温度会导致铑二十面体纳米晶结构的破坏，过低的温度会导致铑无法被还原。作为优选，所述乙酰丙酮铑的浓度为8.6X 10_4~2.8X 10_3mol/L，乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:30~1: 5。铑盐浓度过大，过饱和度过大，会出现其它的生长行为，从而影响铑二十面体纳米晶的质量。铑二十面体纳米晶是一种孪晶，其表面应力为压应力，可以增强其在催化反应中的吸附作用，进而可以提高其在氢反应、加氢甲酰化、烃化等反应中催化性能。相比现有技术，本专利技术具有下述优点:本专利技术第一次制备出{111}晶面外露的铑二十面体纳米晶，具有较重要的学术和现实意义；铑二十面体纳米晶的孪晶结构可以增强其在催化反应中的吸附作用，从而在氢反应、加氢甲酰化、烃化等反应中具有更加优异的催化性能。本专利技术采用的制备方法简单，所用试剂较为便宜，无毒无害，易实现。【附图说明】图1为实施例1制备的铑纳米晶的形貌图:其中，(a)为透射电子显微镜图(TEM) ； (b)和(C)为不同电子束入射角度的高分辨透射电子显微镜图(HAADF) ；(d)为X射线衍射(XRD)图；图2为实施例2制备的铑纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图；图3为实施例3制备的铑纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图。 【具体实施方式】下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不局限于以下实施例。实施例1将40mg乙酰丙酮铑和55mg聚乙烯吡咯烷酮加入到35mL苯甲醇中(乙酰丙酮铑的浓度为:2.8X Krtiol/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为:1.4X 10_2mOl/L)，搅拌20min使乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮充分溶解，然后将上述溶液加入至40mL水热反应釜中，在180°C条件下反应10小时。反应完成后，取少量反应溶液离心，制备TEM样,通过透射电子显微镜观察其形貌，如图1中(a)图所示；(b)图和(C)图是铑二十面体的不同电子束入射角度的高分辨透射电子显微镜图，图中标出的晶格间距表明了铑二十面体表面以{111}晶面为其外露晶面；结合透射电镜照片和不同入射角度的高分辨照片可以充分确定铑纳米晶的形貌为二十面体。(d)图为铑纳米晶的XRD图，该图证明铑是以单质的形式存在的。实施例2将12mg乙酰丙酮铑和99mg聚乙烯吡咯烷酮加入到35mL苯甲醇中(乙酰丙酮铑的浓度为:8.6X10_4mol/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为:2.58X 10_2mol/L)，搅拌20min使乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮充分溶解，然后将上述溶液加入至40mL水热反应釜中，在170°C条件下反应10小时。反应完成后,取少量反应溶液离心,制备TEM样,通过透射电子显微镜观察其形貌为二十面体，如图2所示。实施例3将40mg乙酰丙酮铑和166mg聚乙烯吡咯烷酮加入到35mL苯甲醇中(乙酰丙酮铑的浓度为:2.8X10_3mOl/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为:4.2X 10_2mOl/L)，搅拌20min使乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮充分溶解，然后将上述溶液加入至40mL水热反应釜中，在180°C条件下反应10小时。反应完成后,取少量反应溶液离心,制备TEM样,通过透射电子显微镜观察其形貌为二十面体，其形貌如图3所示。实施例4将12mg乙酰丙酮铑和33mg聚乙烯吡咯烷酮加入到35mL苯甲醇(乙酰丙酮铑的浓度为:8.6X 10_4mol/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为:8.6 X 10_3mol/L)中，搅拌20min使乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮充分溶解，然后将上述溶液加入到40mL水热反应釜中，在170°C条件下反应5小时。反应完成后，取少量反应溶液离心，制备TEM样，通过透射电子显微镜观察其形貌为二十面体，结果与实施例2相同。实施例5将40mg乙酰丙酮铑和Illmg聚乙烯吡咯烷酮加入到35mL苯甲醇中(乙酰丙酮铑的浓度为:2.8X10_3mOl/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为:2.8X 10_2mOl/L)，搅拌20min使乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮充分溶解，然后将上述溶液加入至40mL水热反应釜中，在180°C条件下反应10小时。反应完成后,取少量反应溶液离心,制备TEM样,通过透射电子显微镜观察其形貌为二十面体，结果与实施例3相同。实施例6将40mg乙酰丙酮铑和166mg聚乙烯吡咯烷酮加入到35mL苯甲醇中(乙酰丙酮铑的浓度为:2.8X10_3mOl/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为:4.2X 10_2mOl/L)，搅拌20min使乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮充分溶解，然后将上述溶液加入至40mL水热反应釜中，在170°C条件下反应10小时。反应完成后,取少量反应溶液离心,制备TEM样,通过透射电子显微镜观察其形貌为二十面体，结果与实施例3相同。实施例7将12mg乙酰丙酮铑和99mg聚乙烯吡咯烷酮加入到35mL苯甲醇中(乙酰丙酮铑的浓度为:8.6X10_4mol/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为:2.58X 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铑纳米晶，其特征在于，所述铑纳米晶具有{111}晶面外露的二十面体形貌。

【技术特征摘要】
1.一种铑纳米晶，其特征在于，所述铑纳米晶具有{111}晶面外露的二十面体形貌。2.—种铑纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 将乙酰丙酮铑和聚乙烯吡咯烷酮溶解于苯甲醇中得到混合溶液，混合溶液在150~200°C下水热反应5~15h，得到所述的铑纳米晶。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，占方伟，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：