CN102962059A - 一种双贵金属纳米催化剂颗粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双贵金属纳米催化剂颗粒的水相制备方法。本发明制备了用作催化剂的双贵金属纳米颗粒,以卤化钠为矿化剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为还原剂,两种贵金属离子在水热条件下还原反应生成双贵金属纳米颗粒。本发明为水相反应、工艺简单,制得的双贵金属纳米颗粒为结晶态、纯度高、分散度好。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域,尤其是涉及双贵金属纳米催化剂颗粒的制备。
背景技术
贵金属纳米颗粒用于制备纳米催化剂,广泛应用于石油化工、精细化工及生物化学领域,如用于选择性加氢的Pd/Al2O3催化剂,用于异构化反应的的Pt/分子筛催化剂,用于氧化反应的Ag/Au催化剂。其晶粒尺寸小于100纳米,晶粒中位于晶界和表面的原子占了相当大的比例,具有大比表面积、高表面能等特性,表现出良好的催化活性和催化选择性。双金属纳米颗粒可改变单金属纳米颗粒的催化活性、选择性和抗失活性,同时可减少昂贵金属的用量。在催化剂制备科学中,双贵金属纳米催化剂颗粒的制备已经得到人们的更多关注。
国内外科研工作者已经研发了相关贵金属纳米颗粒的不同制备方法。如美国M. A. El-Sayed等人在惰性气氛下,氢气还原金属铂离子得到单分散的铂纳米颗粒胶体溶液;美国Y.N. Xia等人采用晶核控制生长的方法,以纳米钯颗粒为晶核,辅以表面活性剂PVP,用抗坏血酸还原铂离子,制备铂钯纳米颗粒;日本Hirai等人通过醇-水回流,还原金属前体法制得高分子稳定的贵金属胶体;南朝鲜S.W. Han等人在表面活性剂PVP存在下,通过联氨还原钯、金离子制备了树状钯金纳米颗粒。清华大学李亚栋等人将以十八胺为溶剂和还原剂,溶剂热法制得金镍纳米颗粒;青岛化工学院崔作林等人在真空室中,通过电弧高温蒸发镍和钯,经碰撞沉积得到镍钯合金纳米催化剂。这些方法有的采用有机溶剂,存在潜在污染问题;有的还需要惰性气氛或真空环境,设备要求高;有的工艺较复杂,适用面窄。因此,开发一种水相反应、工艺简单、适用面广的双金属纳米颗粒制备方法具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种水热法制备高质量双金属纳米颗粒的方法。本发明采用如下技术方案:
1、 本发明制备双贵金属纳米颗粒,以卤化钠为矿化剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为还原剂,两种金属离子在水热条件下反应生成双金属纳米颗粒,所述的双贵金属为铂、钯、金、银其中之二。
2、 相应金属离子选用易得的分析纯无机盐,如氯化钯、氯亚铂酸钾、氯金酸、硝酸银。卤化钠可选分析纯溴化钠、氟化钠等,PVP为分析纯试剂,平均分子量范围为8000-40000。上述三种反应物的浓度应控制在一定范围,浓度过高粉体容易产生团聚,浓度过低产率低。
3、 水热反应的温度控制在120-200摄氏度内,反应时间控制在1-20小时内,升温过程和降温过程可控制在1-10小时内。
4、 反应结束,生成的纳米颗粒可通过离心分离,除去上层溶液,再用去离子水洗涤和无水乙醇各洗涤一次,是为了除去未作用的反应物和杂质,有机溶剂洗涤是为了减少团聚,加快颗粒的干燥。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:水相反应、工艺简单、适用面广,制备的双贵金属纳米颗粒为结晶态、纯度高、分散度好。
附图说明
图1是平均粒径为10.1 nm的铂钯双金属颗粒的EDS谱图;国2为平均粒径为10.1 nm的铂钯双金属颗粒的粉末X-射线衍射图;图3是平均粒径为10.1 nm的铂钯双金属颗粒的透射电镜图;图4是平均粒径为7.2 nm的钯金双金属颗粒的透射电镜图。
具体实施方式
实例1:把5.0 mg 氯化钯、10.0 mg 氯亚铂酸钾、50.0 mg溴化钠、60.0 mg 聚乙烯吡咯烷酮(MW 8000)溶于15.0 ml去离子水中,搅拌均匀,置于40ml的不锈钢耐压反应釜中,在180℃反应10小时后,所得沉淀经离心分离,用去离子水和无水乙醇洗涤,干燥后得到黑色粉末。图1为EDS谱图,可知其只含铂、钯两种元素;国2为粉末X-射线衍射图,可知其为纯的面心立方相铂钯双金属;图3为透射电镜图,可知其为分散度好的纳米颗粒,平均粒径(长轴)为10.1nm。
实例2:把5.0 mg 氯化钯、5.0 mg 氯金酸、50.0 mg溴化钠、60.0 mg 聚乙烯吡咯烷酮(MW 8000)溶于15.0 ml去离子水中,搅拌均匀,置于40ml的不锈钢耐压反应釜中,在160℃反应10小时后,所得沉淀经离心分离,用去离子水和无水乙醇洗涤,干燥后得到黑色粉末。图4为透射电镜图,可知其为分散度好的钯金纳米颗粒,平均粒径为7.2 nm。
实例3:把10.0 mg 氯亚铂酸钾、5.0 mg 氯金酸、50.0 mg溴化钠、30.0 mg 聚乙烯吡咯烷酮(MW 8000)溶于15.0 ml去离子水中,搅拌均匀,置于40ml的不锈钢耐压反应釜中,在180℃反应15小时后,所得沉淀经离心分离,用去离子水和无水乙醇洗涤,干燥后得到黑色粉末,其为分散度好的纳米铂金颗粒,平均粒径为17.4 nm。
Claims (5)
1.一种双贵金属纳米催化剂颗粒的制备方法,以卤化钠为矿化剂,以聚乙烯吡咯烷酮为还原剂,两种贵金属离子在水热条件下还原反应生成双金属纳米颗粒,所述的双贵金属为铂、钯、金、银其中之二。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,贵金属离子选用分析纯无机盐,如氯化钯、氯亚铂酸钾、氯金酸、硝酸银。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,卤化钠为分析纯溴化钠、氟化钠等。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,聚乙烯吡咯烷酮为分析纯试剂,分子量在8000-40000。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,水热反应的温度控制在120-200摄氏度内,反应时间控制在1-20小时内。
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