CN110217835B - 一种PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，配制氯铂酸钾稀溶液，将氯铂酸钾稀溶液置于金管中并密封，然后将金管置于水热反应釜中并密封，在设定的温度和压力条件下，通过自身水解反应制备获得PtO2锥型纳米颗粒，其中温度为200℃～600℃，压力为100Mpa～200Mpa，自身水解反应时间为1～48h。该制备方法原料易得，成本低，实验过程严谨高效，能耗小，其制备的PtO2纳米颗粒粒径为几十到几百纳米，且具有不规则锥型结构，晶型完好。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法。
背景技术
PtO2作为一种具有高活性的催化剂材料，在电池电极、各种化学催化反应中得到了广泛的运用。随着纳米复合材料的合成工艺提高，以及纳米复合材料的功能开发，纳米 -微米级二氧化铂的合成途径和工艺得到越来越多的重视。
目前PtO2通用的合成工艺是利用氯铂酸或者氯铂酸铵和硝酸钠在500℃时共熔制备。这种制备工艺最早是由罗杰·亚当斯和他的学生V.Voorhees制备。其具体制备方法为在50mL烧杯中加入硝酸钠，再加入10％的氯铂酸或者氯铂酸铵溶液，蒸发至干，同时不断搅拌以避免混合物局部熔融，并在蒸发皿中将硝酸钠加热到500℃，然后将蒸发残渣一次性加入硝酸钠中，停止加热，最后获得的棕黑色氧化铂。公开号为CN 101712493 A的专利中利用提纯过的氯铂酸铵与提纯过的硝酸钠分别研细再混合，置于高温炉并缓缓升温至340-360℃，并于该温度时保持恒温1-1.5小时，然后冷却获得二氧化铂材料。公开号为CN104900891A的专利中利用亚微米的PtO2粉末和导电高分子有机载体按一定比例混合、研磨制备铂网担载氧化铂电极材料。但是目前各种合成PtO2材料的工艺较为复杂，成本高、所获得的PtO2纯度较低。这在一定程度上制约了PtO2纳米颗粒材料在各种工业上催化剂的运用与推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，该制备方法原料易得，成本低，实验过程严谨高效，能耗小，其制备的PtO2纳米颗粒粒径为几十到几百纳米，且具有不规则锥型结构，晶型完好。
本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，配制氯铂酸钾稀溶液，将氯铂酸钾稀溶液置于金管中并密封，然后将金管置于水热反应釜中并密封，在设定的温度和压力条件下，通过自身水解反应制备获得PtO2锥型纳米颗粒，其中温度为200℃～600℃，压力为100Mpa～200Mpa，自身水解反应时间为1～48h。
在该PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法中：
优选的，自身水解反应时间为1～48h，该时间范围内可以有效观察到PtO2锥型纳米颗粒结晶速度与温度(200℃～600℃)和压力(100Mpa～200Mpa)对晶体形貌的影响。
更佳的，自身水解反应时，温度为400℃～600℃，采用氩气调节压力为 100Mpa～150Mpa，自身水解反应时间为20～28h，可以得到粒径和晶型更好的PtO2锥型纳米颗粒；其中所述自身水解反应时间不包括升温和降温的时间，是指在设定的温度和压力条件下进行自身水解反应时间。
优选的，所述氯铂酸钾稀溶液是将氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于去离子水中制得，其中所述氯铂酸钾粉末为分析纯度试剂，所述氯铂酸钾稀溶液的浓度为 0.002mol/L～0.01mol/L；所述氯铂酸钾稀溶液的体积占金管总体积的40～50％。
优选的，所述PtO2锥型纳米颗粒的粒径为几十到几百纳米，其具有不规则锥型结构，晶型完好。
优选的，所述金管经包括截短、酸煮、洗涤和淬火处理，确保金管内无其它杂质影响实验，并保证金管的完整密封性。
优选的，所述金管可以为市售的高***金管(纯度约为99.9％)。
优选的，将氯铂酸钾稀溶液置于金管中进行焊接密封，然后进行烘干称量，烘干是在110℃烘干箱内烘干2h以上，然后称量，确保前后质量误差小于0.001g，以保证金管的完全密封和实验的有效性。
优选的，自身水解反应结束后冷却，然后打开水热反应釜，取出反应后的金管，破开金管，取出釜内残余反应溶液，收集样品，干燥后获得锥型PtO2纳米颗粒。
优选的，冷却采用冰水对反应釜进行快速降温冷却或者恒压降温冷却至常温或室温。
优选的，取出反应后的金管，对反应后金管进行洁净、干燥后再次称量确认反应过程是否密封完全，并确保实验进行的有效性。
优选的，所述残余反应溶液包括氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，取出釜内残余反应溶液进行回收以减轻环境污染。
残余反应溶液成分简单，可回收处理，对环境污染较小。
优选的，收集样品时，用去离子水和无水乙醇将金管内壁各浸泡、洗涤2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，然后将附着在金管内壁的PtO2取出并自然风干或采用烘干皿烘干后即得锥型PtO2纳米颗粒。
本发明的一种PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法的核心在于利用氯铂酸钾单一试剂在不同温压条件下的水解反应生成PtO2纳米颗粒，所用的唯一试剂为氯铂酸钾稀溶液，在水热条件下，氯铂酸钾与水发生如下水解反应：
K2PtCl6+2H2O＝2KCl+PtO2↓+4HCl
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明方法采用单一试剂氯铂酸钾稀溶液进行自身水解反应，操作过程工艺简洁、易于操控；
(2)本发明方法采用纯金管做外套可以保证反应物不与其它物质反应，并能保证反应过程的密封性与有效性；
(3)本发明采用水热反应釜进行自身水解反应，成本低，能耗小；
(4)本发明利用时间序列来观察PtO2纳米颗粒生长状态变化，残余反应溶液成分简单，可回收处理，对环境污染较小；
(5)本发明方法整个工艺安全，环保，并且制备的锥型PtO2纳米颗粒材料晶型完整。
附图说明
图1为本发明实施例1-10中制备获得PtO2锥型纳米颗粒材料激光拉曼图谱；
图2为本发明实施例1-5中制备获得PtO2锥型纳米颗粒的扫描电镜照片，(a)为实施例1中制备获得无定型PtO2纳米颗粒，(b)为实施例2中制备获得无定型PtO2纳米颗粒，(c)为实施例3中制备获得锥型PtO2纳米颗粒，(d)为实施例4中制备获得锥型PtO2纳米颗粒，(e-f)为实施例5中制备获得锥型PtO2纳米颗粒；
图3为本发明实施例6-10中制备获得PtO2锥型纳米颗粒的扫描电镜照片，(a)为实施例6中制备获得无定型PtO2纳米颗粒，(b)为实施例7中制备获得锥型PtO2纳米颗粒，(c)为实施例8中制备获得锥型PtO2纳米颗粒，(d)为实施例9中制备获得锥型 PtO2纳米颗粒，(e-f)为实施例10中制备获得锥型PtO2纳米颗粒。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围如反应装置和反应温度、反应时间及反应液体的容积不局限于实施例所举。
实施例1
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将直径为4mm的高***金管截断成实验所需长度、并进行酸煮、洗涤、淬火以及一端提前焊封等前期处理，确保金管内无杂质和裂隙；
(2)将0.486g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.01mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至200℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力200MPa并保持稳定温压条件下进行反应1h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(a)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图2(a)扫描电镜照片显示合成的无定型PtO2纳米颗粒，晶核初现，晶型不完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例2
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.486g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.01mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至200℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力200MPa并保持稳定温压条件下进行反应6h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(a)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图2(b)扫描电镜照片显示合成的无定型PtO2纳米颗粒，晶型不完整，并且颗粒呈链状生长；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例3
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.486g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.01mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至200℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力200MPa并保持稳定温压条件下进行反应9h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(a)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图2(c)扫描电镜照片显示合成的初步锥型 PtO2纳米颗粒，晶型较完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例4
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.486g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.01mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至200℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力200MPa并保持稳定温压条件下进行反应24h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(a)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图2(d)扫描电镜照片显示合成的锥型PtO2纳米颗粒，晶型完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例5
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.486g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.01mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至200℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力200MPa并保持稳定温压条件下进行反应48h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(a)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图2(e-f)扫描电镜照片显示合成的锥型PtO2纳米颗粒，晶型完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例6
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.0972g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.002mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至200℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力100MPa并保持稳定温压条件下进行反应24h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(b)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图3(a)扫描电镜照片显示合成的无定型PtO2纳米颗粒，晶核初现，晶型不完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例7
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.0972g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.002mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至300℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力100MPa并保持稳定温压条件下进行反应24h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(c)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图3(b)扫描电镜照片显示合成的锥型PtO2纳米颗粒，晶型较完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例8
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.0972g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100ml去离子水中，充分溶解制得0.002mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1ml装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至400℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力100MPa并保持稳定温压条件下进行反应24h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(d)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图3(c)扫描电镜照片显示合成的锥型PtO2纳米颗粒，晶型较完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例9
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.0972g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.002mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至500℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力100MPa并保持稳定温压条件下进行反应24h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(e)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图3(d)扫描电镜照片显示合成的锥型PtO2纳米颗粒，晶型完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
实施例10
本实施例提供的PtO2锥型纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)金管的前处理同实施例1；
(2)将0.0972g分析纯度的氯铂酸钾(K2PtCl6)粉末溶于100mL去离子水中，充分溶解制得0.002mol/L K2PtCl6溶液，将配制的反应溶液取约0.1mL装进金管内，填充度控制为40％～50％左右，并进行焊封，焊封后进行称量记录，然后将装有溶液样品的金管放入110℃烘干箱2h以上，后再次进行称量，确保前后称量质量误差小于0.001g，说明金管密封性完好；
(3)将确认密封性完好并装有溶液样品的金管放进高温高压反应釜，并注入去离子水作为介质，拧紧反应釜后，检查反应釜的密封性，确认无误后通过通气管道向釜内注入氩气至压力60MPa，作为起始压力，关闭截止阀停止注气，通过加热炉对反应釜进行加热，设置反应温度为200℃；
(4)温度升至600℃之后，打开步骤(3)中截止阀，继续补充注入氩气至压力100MPa并保持稳定温压条件下进行反应24h，反应完成后使用冰水浇淋步骤(3)中反应釜进行快速降温或者恒压降温至常温；
(5)将步骤(3)中反应釜打开，将反应釜中的金管取出、洁净、干燥并称量，确保反应过程的密封性和有效性，确认无误后破开金管，回收其残余溶液，使用去离子水、酒精洗涤金管内壁各2～3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，再将沉淀样品用自然风风干或者烘干皿烘干后即可得到锥型PtO2纳米颗粒；
(6)将获得的锥型PtO2纳米颗粒样品进行拉曼分析和形貌分析，图1(f)为激光拉曼分析显示所获得的锥型PtO2纳米颗粒，图3(e-f)扫描电镜照片显示合成的锥型PtO2纳米颗粒，晶型完整；
(7)残余溶液这主要为氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，此溶液都可回收处理，并对环境污染较小。
从以上实施例中，可以得出获得较好PtO2锥型纳米颗粒粒径和晶型的实验温度为400℃～600℃、压力为100Mpa～150Mpa和反应时间为20～28h。以上较佳温度、压力和反应时间仅根据本申请上述实验获得，如需进一步优化实验条件和探讨不同实验条件下的PtO2纳米颗粒晶型变化，还需要进一步细化实验条件进行讨论。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：配制氯铂酸钾稀溶液，将氯铂酸钾稀溶液置于金管中并密封，然后将金管置于水热反应釜中并密封，在设定的温度和压力条件下，通过自身水解反应制备获得PtO2锥型纳米颗粒，其中温度为300℃~600℃，压力为100Mpa~200Mpa，自身水解反应时间为24~48h。
2.根据权利要求1所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：自身水解反应时，温度为400℃~600℃，采用氩气调节压力为100Mpa~150Mpa，自身水解反应时间为20~28h；其中所述自身水解反应时间不包括升温和降温的时间，是指在设定的温度和压力条件下进行自身水解反应时间。
3.根据权利要求1或2所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：所述氯铂酸钾稀溶液是将氯铂酸钾粉末溶于去离子水中制得，其中所述氯铂酸钾粉末为分析纯度试剂，所述氯铂酸钾稀溶液的浓度为0.002mol/L~0.01mol/L；所述氯铂酸钾稀溶液的体积占金管总体积的40~50%。
4.根据权利要求3所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：所述PtO2锥型纳米颗粒的粒径为几十到几百纳米，其具有不规则锥型结构，晶型完好。
5.根据权利要求1所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：所述金管经包括截短、酸煮、洗涤和淬火处理，确保金管内无其它杂质影响实验，并保证金管的完整密封性。
6.根据权利要求1所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：将氯铂酸钾稀溶液置于金管中进行焊接密封，然后进行烘干称量，烘干是在110℃烘干箱内烘干2h以上，然后称量，确保前后质量误差小于0.001g，以保证金管的完全密封和实验的有效性。
7.根据权利要求1所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：自身水解反应结束后冷却，然后打开水热反应釜，取出反应后的金管，破开金管，取出釜内残余反应溶液，收集样品，干燥后获得锥型PtO2纳米颗粒。
8.根据权利要求7所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：取出反应后的金管，对反应后金管进行洁净、干燥后再次称量确认反应过程是否密封完全，并确保实验进行的有效性。
9.根据权利要求7所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：所述残余反应溶液包括氯铂酸钾、盐酸和氯化钾，取出釜内残余反应溶液进行回收以减轻环境污染。
10.根据权利要求7所述PtO2锥型纳米颗粒材料的制备方法，其特征是：收集样品时，用去离子水和无水乙醇将金管内壁各浸泡、洗涤2~3次，使附着在金管内壁的PtO2样品洁净，然后将附着在金管内壁的PtO2取出并自然风干或采用烘干皿烘干后即得锥型PtO2纳米颗粒。
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