CN114425332B - 超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用 - Google Patents
超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114425332B CN114425332B CN202210174145.8A CN202210174145A CN114425332B CN 114425332 B CN114425332 B CN 114425332B CN 202210174145 A CN202210174145 A CN 202210174145A CN 114425332 B CN114425332 B CN 114425332B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixed solution
- constructed
- micron
- water
- nanosheets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 229910002710 Au-Pd Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 32
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims abstract description 23
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 13
- HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N benzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1 HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 8
- QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N para-ethylbenzaldehyde Natural products CCC1=CC=C(C=O)C=C1 QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012696 Pd precursors Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 47
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 16
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 claims description 10
- PXAVGTWNUANSAK-UHFFFAOYSA-N 1-hexadecyl-3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[NH+]1CN(C)C=C1 PXAVGTWNUANSAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 7
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 7
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 13
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 12
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 9
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- -1 hard template Substances 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004098 selected area electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- RZNHHGMCDDENDY-UHFFFAOYSA-N 1-(1-methylimidazol-2-yl)ethanol Chemical compound CC(O)C1=NC=CN1C RZNHHGMCDDENDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WBOALDSUMSMSCQ-UHFFFAOYSA-N 2-(3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium-1-yl)acetic acid;chloride Chemical compound [Cl-].CN1C[NH+](CC(O)=O)C=C1 WBOALDSUMSMSCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003771 Gold(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006161 Suzuki-Miyaura coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005695 dehalogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/52—Gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
- C07C45/32—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
- C07C45/37—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
- C07C45/38—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种超薄纳米片构建Au‑Pd微米花的制备方法及应用,称取一定质量的离子液体加入水和甲酸的混合溶液中配制成混合液A,取一定体积的混合液A加入到圆底烧瓶中,向其中加入Au前驱体,再加入Pd前驱体,充分混合均匀后再加入配制的抗坏血酸水溶液,轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,室温静置反应一定时间得到反应混合物;对反应混合物离心分离,对沉淀离心洗涤,再保温干燥,即得到超薄纳米片构建的Au‑Pd微米花。本发明采用水和甲酸混合溶液作为反应介质,采用离子液体[C16mim]Cl调控产物的形貌、结构和催化性能,所制备的Au‑Pd微米花形貌均一、结构稳定,对苯甲醇转化为苯甲醛具有优异的催化氧化性能。
Description
技术领域
本发明涉及双金属纳米材料的制备领域,具体涉及一种超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用。
背景技术
贵金属材料在空气和潮湿环境中比较惰性,不易被氧化。而且它们氧化态的离子具有较高的还原势,容易采用温和的还原剂还原制备。同时,贵金属纳米材料具有较高的催化活性,已经应用于许多重要的催化领域。最近,基于不同组分间的协同增强效应,双组分和多组分贵金属越来越受到人们的关注。例如,Au-Pd双金属纳米材料在许多应用领域展现出优异的性能。如CO氧化、CO2电还原、甲酸电氧化、Suzuki-Miyaura反应和选择性加氢等。
离子液体由有机阳离子和无机或有机阴离子组成,具有较宽的电化学窗口、较低的界面张力、较快的成核速率、对无机和有机物种广泛的溶解能力以及可设计的特点,近年来在辅助合成无机纳米材料领域显示出巨大的潜力。在离子液体调控作用下,许多具有新奇结构和优异特性的纳米材料已经被成功制备出来。然而对于Au-Pd纳米材料的制备仅有为数不多的报道。Dyson等在羟基功能化的离子液体1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐中,真空条件下,120℃反应120min制备出Au-Pd纳米粒子。其在催化硝基芳烃加氢和脱卤反应中表现出优异的性能。但该反应使用了较昂贵的功能化离子液体,且在纯离子液体中真空高温条件下制备,成本较高而且反应条件苛刻。Li等在羧基功能化的离子液体1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐调节作用下,制备出纳米片构建的核壳结构Au-Pd球形颗粒,其表现出较高的电催化活性。然而该反应也采用了较昂贵的功能化离子液体。
离子液体具有可设计的特点,据预测,通过选择不同的阴阳离子配伍可以合成出1018种离子液体。这些庞大的离子液体物种为纳米材料的制备提供了广阔的可选择的空间,因而有望在合适的离子液体调控下,开发出温和、简单、成本低廉的绿色合成技术制备出结构新奇和性能优异的Au-Pd纳米材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用,采用水和甲酸混合溶液作为反应介质,采用离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐([C16mim]Cl)调控产物的形貌、结构和催化性能,反应过程不需要高温、高压,不需要使用表面活性剂、硬模板、有机溶剂等,制备方法简单、条件温和,所制备出的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的直径约为3.5-6.0μm,纳米片的平均厚度约为20nm,纳米片直径约为1.5-4.0μm,该Au-Pd微米花形貌均一、结构稳定,对苯甲醇转化为苯甲醛具有优异的催化氧化性能。
本发明的目的之一是提供一种超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、称取一定质量的离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐加入水和甲酸的混合溶液中配制成混合液A,备用;
(2)、取一定体积的混合液A加入到圆底烧瓶中;向该圆底烧瓶中加入一定量的Au前驱体HAuCl4,再加入一定量的Pd前驱体Na2PdCl4,轻轻摇晃使其充分混合均匀,得到均相反应溶液;
(3)、配制一定浓度的抗坏血酸水溶液,加入到上述均相反应溶液中;轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,室温静置反应一定时间,制得反应混合物;
(4)、对步骤(3)制得的反应混合物离心分离,弃去上清液得下层沉淀,随后,用高纯水对沉淀离心洗涤,再保温干燥,所得黑色固体产物即为超薄纳米片构建的Au-Pd微米花。
优选的,步骤(1)中1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐在水和甲酸混合溶液中的摩尔浓度为0.025-0.050M,水和甲酸混合溶液中水和甲酸的体积比为4:1。
优选的,步骤(2)中混合液A的加入量为5mL;HAuCl4的加入量为0.002-0.005mmol;Na2PdCl4的加入量为0.001-0.003mmol。
优选的,步骤(3)中抗坏血酸水溶液的摩尔浓度为0.10-0.15M,加入量为0.5mL;静置反应时间为9-12h。
优选的,步骤(4)中离心洗涤的次数为5-6次,离心洗涤后保温干燥是在40-60℃条件下真空干燥24h。
本发明的目的还在于提供一种按照上述方法制备的超薄纳米片构建的Au-Pd微米花,纳米片的平均厚度约为20nm,纳米片的直径约为1.5-4.0μm,微米花的直径约为3.5-6.0μm。
本发明的目的还在于提供一种所制备的超薄纳米片构建的Au-Pd微米花作为氧化反应催化剂的应用,尤其是作为催化剂在苯甲醇氧化转化为苯甲醛反应中的应用,具体包括:
将物质的量为0.005mmol超薄纳米片构建的Au-Pd微米花分散于1mL水中,然后加入到9mL含有苯甲醇和K2CO3的水溶液中,得到混合液,混合液中苯甲醇和K2CO3的摩尔浓度分别为25m M和75m M。然后在50℃氧气氛围、0.2MPa压力下进行反应,反应液先后经稀盐酸淬灭、乙酸乙酯三次萃取、无水Na2SO4干燥后,采用气质联用仪对产物进行分析。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)、本发明的制备方法采用水和甲酸混合溶液作为反应介质,采用离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐([C16mim]Cl)调控产物的形貌、结构和催化性能。离子液体由阴阳离子组成,咪唑阳离子[C16mim]+与前驱体AuCl4 -和PdCl4 2-阴离子存在静电相互作用。同时咪唑环也与金属元素具有一定的相互作用。因而,应用离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐([C16mim]Cl)有望调控合成出形貌均一、催化活性较高的双金属纳米材料。
(2)、本发明中在水和甲酸混合溶液中采用弱还原剂抗坏血酸对Au和Pd金属前驱体进行还原,反应较为绿色。
(3)、本发明中超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备技术路线不需要高温、高压,不需要使用表面活性剂、硬模板、有机溶剂和试剂以及特殊的反应设备等。反应温度为室温,不需要搅拌,且为静止反应,不仅操作简单、反应绿色,而且能耗较低。
(4)、本发明中所制备出的由超薄纳米片构建的Au-Pd微米花,经测量纳米片的平均厚度约为20nm,纳米片直径约为1.5-4.0μm,微米花的直径约为3.5-6.0μm。由不同放大倍数的扫描电子显微镜和透射电子显微镜能够清楚观察到所制备出的大量的由超薄纳米片构建的Au-Pd微米花,这些微米花形貌非常均一。这种由较大的纳米片构筑的微米花具有自支撑的特点,不需要使用载体,在催化应用中不易聚集、失活,而且能够保持其原有结构,反应结束后也便于循环使用。单个纳米片的选区电子衍射图出现了六角对称的衍射斑点,表明单晶纳米片的表面被(111)面所统治。样品的X-射线衍射图谱出现单一的衍射峰,峰位置处于单金属Au和Pd之间,证明所制备的Au-Pd微米花为合金结构。
(5)、本发明制备的超薄纳米片构建的Au-Pd微米花催化氧化苯甲醇的过程在50℃,0.2MPa氧气氛围下水溶液中进行。在反应过程中,催化剂用量少,对苯甲醇氧化转化为苯甲醛的选择性高达100%,经3.5h反应即可完成,苯甲醇的转化率为100%。循环四次后,在3.5h时,苯甲醇的转化率仍能达到91%。表明该催化剂对苯甲醇氧化具有较高的催化活性、选择性和稳定性。
附图说明
图1为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花放大5000倍的SEM图;
图2为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花放大20000倍的SEM图;
图3为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花放大6000倍的TEM图;
图4为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花放大10000倍的TEM图;
图5为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花放大40000倍的TEM图;
图6为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花的选区电子衍射图;
图7为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花X-射线衍射图;
图8为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花催化氧化苯甲醇的转化率随时间的变化曲线图。
图9为实施例3所得超薄纳米片构建Au-Pd微米花催化氧化苯甲醇在反应3.5h时循环四次的转化率。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容,下面将结合具体实施例和附图来进一步阐述本发明。以下实施例以本发明的技术为基础实施,给出了详细的实施方式和操作步骤,但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1:
1)称取一定量的离子液体[C16mim]Cl,用水和甲酸的混合溶液(其中水和甲酸的体积比为4:1)定容至100mL,得到混合液A,其中,离子液体[C16mim]Cl在水和甲酸的混合溶液中的摩尔浓度为0.05M;
2)取5mL混合液A至圆底烧瓶中,然后向圆底烧瓶中加入物质的量为0.005mmol的HAuCl4,再加入物质的量为0.001mmol的Na2PdCl4,轻轻摇晃使其充分混合均匀,得到均相反应溶液;
3)称取抗坏血酸,加入蒸馏水,配制成摩尔浓度为0.1M的抗坏血酸水溶液,取0.5mL抗坏血酸水溶液加入到步骤2)的均相反应溶液中;轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,然后在室温静置反应10h,得到反应混合物;
4)对步骤3)制得的反应混合物进行离心分离,弃去上层清液得下层沉淀,随后,用高纯水对下层沉淀进行6次离心洗涤,在40℃下干燥24h,所得产品即为超薄纳米片构建的Au-Pd微米花。
实施例2:
1)称取一定量的离子液体[C16mim]Cl,用水和甲酸的混合溶液(其中水和甲酸的体积比为4:1)定容至100mL,得到混合液A,其中,离子液体[C16mim]Cl在水和甲酸的混合溶液中的摩尔浓度为0.045M;
2)取5mL混合液A至圆底烧瓶中;然后向圆底烧瓶中加入物质的量为0.003mmol的HAuCl4,再加入物质的量为0.002mmol的Na2PdCl4,轻轻摇晃使其充分混合均匀,得到均相反应溶液;
3)称取抗坏血酸,加入蒸馏水,配制成摩尔浓度为0.15M的抗坏血酸水溶液,取0.5mL抗坏血酸水溶液加入到步骤2)的均相反应溶液中;轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,然后在室温静置反应9h,得到反应混合物;
4)对步骤3)制得的反应混合物进行离心分离,弃去上层清液得下层沉淀,随后,用高纯水对下层沉淀进行6次离心洗涤,在60℃下干燥24h,所得产品即为超薄纳米片构建的Au-Pd微米花。
实施例3:
1)称取一定量的离子液体[C16mim]Cl,用水和甲酸的混合溶液(其中水和甲酸的体积比为4:1)定容至100mL,得到混合液A,其中,离子液体[C16mim]Cl在水和甲酸的混合溶液中的摩尔浓度为0.03M;
2)取5mL混合液A至圆底烧瓶中;然后向圆底烧瓶中加入物质的量为0.0025mmol的HAuCl4,再加入物质的量为0.0025mmol的Na2PdCl4,轻轻摇晃使其充分混合均匀,得到均相反应溶液;
3)称取抗坏血酸,加入蒸馏水,配制成摩尔浓度为0.10M的抗坏血酸水溶液,取0.5mL抗坏血酸水溶液加入到步骤2)的均相反应溶液中;轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,然后在室温静置反应10h,得到反应混合物;
4)对步骤3)制得的反应混合物进行离心分离,弃去上层清液得下层沉淀,随后,用高纯水对下层沉淀进行5次离心洗涤,在50℃下干燥24h,所得产品即为超薄纳米片构建的Au-Pd微米花。
图1和图2为本实施例所制备的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的SEM图,图3、图4和图5为本实施例所制备的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的TEM图,由这些不同放大倍数的扫描电子显微镜和透射电子显微镜图能够清楚观察到所制备出的大量的由超薄纳米片构建的Au-Pd微米花,微米花形貌非常均一。
图6为本实施例所制备超薄纳米片构建Au-Pd微米花的选区电子衍射图,单个纳米片的选区电子衍射图出现了六角对称的衍射斑点,表明单晶纳米片的表面被(111)面所统治。
图7为本实施例所制备超薄纳米片构建Au-Pd微米花的X-射线衍射图,出现单一的衍射峰,峰位置处于单金属Au和Pd之间,证明所制备超薄纳米片构建Au-Pd微米花为合金结构。
将本实施例所制备的超薄纳米片构建Au-Pd微米花用于研究催化氧化苯甲醇的反应过程:
将物质的量为0.005mmol超薄纳米片构建的Au-Pd微米花分散于1mL水中,然后加入到9mL含有苯甲醇和K2CO3的水溶液中,得到混合液,混合液中苯甲醇和K2CO3的摩尔浓度分别为25m M和75m M。然后在50℃氧气氛围、0.2MPa压力下进行反应,反应液先后经稀盐酸淬灭、乙酸乙酯三次萃取、无水Na2SO4干燥后,采用气质联用仪对产物进行分析。图8为本实施例所制备的超薄纳米片构建Au-Pd微米花催化氧化苯甲醇的转化率随时间的变化曲线图。从图8可以看出,在反应过程中,苯甲醇氧化转化为苯甲醛的选择性高达100%,在3.5h,反应即可完成,苯甲醇的转化率为100%。循环四次后,在3.5h时,苯甲醇的转化率仍能达到91%(见图9)。表明该催化剂对苯甲醇氧化具有较高的催化活性、选择性和稳定性。
实施例4:
1)称取一定量的离子液体[C16mim]Cl,用水和甲酸的混合溶液(其中水和甲酸的体积比为4:1)定容至100mL,得到混合液A,其中,离子液体[C16mim]Cl在水和甲酸的混合溶液中的摩尔浓度为0.05M;
2)取5mL混合液A至圆底烧瓶中;然后向圆底烧瓶中加入物质的量为0.0035mmol的HAuCl4,再加入物质的量为0.0015mmol的Na2PdCl4,轻轻摇晃使其充分混合均匀,得到均相反应溶液;
3)称取抗坏血酸,加入蒸馏水,配制成摩尔浓度为0.125M的抗坏血酸水溶液,取0.5mL抗坏血酸水溶液加入到步骤2)的均相反应溶液中;轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,然后在室温静置反应12h,得到反应混合物;
4)对步骤3)制得的反应混合物进行离心分离,弃去上层清液得下层沉淀,随后,用高纯水对下层沉淀进行6次离心洗涤,在40℃下干燥24h,所得产品即为超薄纳米片构建的Au-Pd微米花。
实施例5:
1)称取一定量的离子液体[C16mim]Cl,用水和甲酸的混合溶液(其中水和甲酸的体积比为4:1)定容至100mL,得到混合液A,其中,离子液体[C16mim]Cl在水和甲酸的混合溶液中的摩尔浓度为0.04M;
2)取5mL混合液A至圆底烧瓶中;然后向圆底烧瓶中加入物质的量为0.004mmol的HAuCl4,再加入物质的量为0.0015mmol的Na2PdCl4,轻轻摇晃使其充分混合均匀,得到均相反应溶液;
3)称取抗坏血酸,加入蒸馏水,配制成摩尔浓度为0.10M的抗坏血酸水溶液,取0.5mL抗坏血酸水溶液加入到步骤2)的均相反应溶液中;轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,然后在室温静置反应9h,得到反应混合物;
4)对步骤3)制得的反应混合物进行离心分离,弃去上层清液得下层沉淀,随后,用高纯水对下层沉淀进行6次离心洗涤,在50℃下干燥24h,所得产品即为超薄纳米片构建的Au-Pd微米花。
以上所述仅是本发明的实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例,不再一一列举。因此,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,其特征在于具体包括以下步骤:
(1)、称取一定质量的离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐加入水和甲酸的混合溶液中配制成混合液A,备用;其中,1-十六烷基-3-甲基咪唑氯盐在水和甲酸混合溶液中的摩尔浓度为0.025-0.050 M,水和甲酸混合溶液中水和甲酸的体积比为4:1;
(2)、取一定体积的混合液A加入到圆底烧瓶中;向该圆底烧瓶中加入一定量的Au前驱体HAuCl4,再加入一定量的Pd前驱体Na2PdCl4,轻轻摇晃使其充分混合均匀,得到均相反应溶液;
(3)、配制一定浓度的抗坏血酸水溶液,加入到上述均相反应溶液中;轻轻摇晃圆底烧瓶使反应物混合均匀,室温静置反应一定时间,制得反应混合物;
(4)、对步骤(3)制得的反应混合物离心分离,弃去上清液得下层沉淀,随后,用高纯水对沉淀离心洗涤,再保温干燥,所得产物即为超薄纳米片构建的Au-Pd微米花,所述纳米片的平均厚度为20 nm,纳米片的直径为1.5-4.0 μm,Au-Pd微米花的直径为3.5-6.0 μm。
2.如权利要求1所述的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,其特征在于步骤(2)中混合液A的加入量为5 mL。
3.如权利要求1或2所述的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,其特征在于步骤(2)中HAuCl4的加入量为0.002-0.005 mmol,Na2PdCl4的加入量为0.001-0.003 mmol。
4.如权利要求1所述的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,其特征在于步骤(3)中抗坏血酸水溶液的摩尔浓度为0.10-0.15 M,其加入量为0.5mL;静置反应时间为9-12 h。
5.如权利要求1所述的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,其特征在于步骤(4)中所述保温干燥是在40-60 ℃条件下真空干燥24 h。
6.如权利要求1所述的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,其特征在于所制备的超薄纳米片构建的Au-Pd微米花用作氧化反应催化剂。
7.如权利要求1所述的超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法,其特征在于所制备的超薄纳米片构建的Au-Pd微米花用于催化氧化苯甲醇转化为苯甲醛。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210174145.8A CN114425332B (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210174145.8A CN114425332B (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114425332A CN114425332A (zh) | 2022-05-03 |
CN114425332B true CN114425332B (zh) | 2023-07-25 |
Family
ID=81313968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210174145.8A Active CN114425332B (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114425332B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009178644A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Japan Fine Ceramics Center | 金属微粒子担持体の製造方法及び金属微粒子担持体 |
CN107447209A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-12-08 | 安庆师范大学 | 一种利用化学镀‑置换制备Pd‑Co‑P复合膜的方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201000638D0 (en) * | 2010-01-15 | 2010-03-03 | Univ Birmingham | Improved catalyst |
CN109331822A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-15 | 浙江工业大学 | 一种光催化苯甲醇氧化Au-Pd合金催化剂及其制备方法与应用 |
CN109331819B (zh) * | 2018-11-16 | 2020-07-28 | 浙江工业大学 | 二氧化钛负载型Pt-Pd双金属光催化剂及其制备方法与应用 |
CN111111652B (zh) * | 2019-12-06 | 2022-11-29 | 河南科技大学 | 自支撑型AuPd合金介孔纳米球及其制备方法和应用 |
CN113797936B (zh) * | 2021-10-21 | 2023-08-01 | 河南科技大学 | 一种Pt-Cu合金空心纳米球的水相制备方法及应用 |
-
2022
- 2022-02-24 CN CN202210174145.8A patent/CN114425332B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009178644A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Japan Fine Ceramics Center | 金属微粒子担持体の製造方法及び金属微粒子担持体 |
CN107447209A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-12-08 | 安庆师范大学 | 一种利用化学镀‑置换制备Pd‑Co‑P复合膜的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114425332A (zh) | 2022-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wu et al. | Sophisticated construction of Au islands on Pt–Ni: an ideal trimetallic nanoframe catalyst | |
CN110404532B (zh) | 一种湿化学研磨法制备贵金属团簇或单原子催化剂的方法 | |
CN101451270B (zh) | 一种大批量制备贵金属纳米线的方法 | |
CN108453265B (zh) | 一种二氧化硅纳米管限域镍纳米颗粒及其制备方法 | |
CN112495444B (zh) | 一种TiO2@HKUST-1复合光催化剂制备方法及应用 | |
JP2004034228A (ja) | 貴金属ナノチューブ及びその製造方法 | |
CN113797936B (zh) | 一种Pt-Cu合金空心纳米球的水相制备方法及应用 | |
Tang et al. | Facile and rapid synthesis of spherical porous palladium nanostructures with high catalytic activity for formic acid electro-oxidation | |
KR20060081913A (ko) | 금속 나노입자가 분산된 콜로이드를 이용한 촉매물질 제조 방법 | |
CN111111652B (zh) | 自支撑型AuPd合金介孔纳米球及其制备方法和应用 | |
Sun et al. | Recent progress of Ga-based liquid metals in catalysis | |
CN113042085A (zh) | 一种氮磷双掺杂石墨烯负载镍钴钯纳米催化剂的制备方法及应用 | |
CN114471658A (zh) | 一种温度调控双功能原子级分散金属的g-C3N4光催化剂的制备方法 | |
CN109174092B (zh) | 一种氧化锌/铂复合材料微球及其制备方法和应用 | |
CN114425332B (zh) | 超薄纳米片构建Au-Pd微米花的制备方法及应用 | |
Wen et al. | Size-engineered noble metal nanoclusters synthesized by impregnation for size-dependent catalysis | |
CN101736332A (zh) | 一种合成负载铂粒子的非晶态镍钴合金纳米薄膜的方法 | |
CN113105321B (zh) | 一种铜基金属有机框架化合物、制备方法及其应用 | |
CN108940368A (zh) | 类沸石骨架封装的金属纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用 | |
CN110867588B (zh) | 一种核壳结构的PdAu合金纳米颗粒催化剂及其制备方法 | |
CN114534721B (zh) | 水相中Au@Pd核壳结构超长纳米线的制备方法及应用 | |
CN114471615B (zh) | Pd-Cu合金纳米海胆的制备方法及应用 | |
CN110394174A (zh) | 一种棒状二氧化铈负载金的催化剂及制备方法与应用 | |
CN107890868B (zh) | 一种铂/氧化铈@二氧化硅多孔催化剂及其制备方法 | |
CN110482508B (zh) | 一种二水合磷酸钬纳米材料的制备方法及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |