一種鉑鎵合金納米顆粒的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及納米材料技術領域，尤其涉及一種鉬鎵合金納米顆粒的制備方法。
【背景技術】
[0002]與體相材料相比，貴金屬納米材料表現(xiàn)出諸多截然不同的物理化學性質，在航天、能源、醫(yī)藥、環(huán)保、化工和光電領域顯出了廣泛的應用前景。研宄表明，貴金屬納米材料的性質與其形貌和尺寸密切相關，人們可以通過控制貴金屬納米材料的形貌結構和尺寸大小來實現(xiàn)對其性能的調(diào)控，然而如何實現(xiàn)貴金屬納米材料的可控合成是實現(xiàn)其應用的關鍵。
[0003]鉑作為一種常見的貴金屬材料，基于其優(yōu)異的物理化學性質，在催化領域有著十分廣泛的應用，但是鉑催化劑在使用時還存在一些問題，例如，鉑催化劑是應用最為廣泛的電催化劑材料，其高昂的成本和稀缺的資源被普遍視為燃料電池商業(yè)化的最大障礙，再加上鉑應用于燃料電池時會被一氧化碳或一些其他的污染源毒化導致產(chǎn)生一系列技術上的問題，因此，亟需研宄新型的高性能、低成本的電催化劑材料代替鉑作為燃料電池的電極來克服這些制約因素。研宄表明，制備復合催化劑有助于提高鉑催化劑的穩(wěn)定性和反應活性，例如在鉑催化劑中添加鎵元素作為助劑時，不僅能夠顯著提高催化劑的反應活性，并且能夠改善催化劑的穩(wěn)定性，通過調(diào)節(jié)催化劑中鎵的含量，能夠使得催化劑呈現(xiàn)較好的芳構化、異構化或加氫裂解反應的選擇性?，F(xiàn)有的制備復合催化劑的方法包括物理混合、活性納米粒子負載于載體、金屬羰基的分解、金屬鹽的還原以及雙金屬的共同還原等。然而物理混合方法制備的復合催化劑成分和粒徑分布不均勻；負載法制備方法得到催化劑納米復合程度比較低，重復性差，雖然可以通過后處理增加復合程度，但是會在一定程度上降低催化劑的催化性能和增加工藝成本；化學還原和熱分解等方法存在合成機理不清楚、產(chǎn)率較低、重復性差、無法大規(guī)模合成等諸多問題。因此開發(fā)一種高效制備成分分布均勻、尺寸形貌可控的復合催化劑的方法對鉑基催化劑的實際應用具有十分重要的意義。
[0004]有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研宄創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種高效制備鉑鎵合金納米顆粒的方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種制得的鉑鎵合金納米顆粒具有尺寸分布均勻、成分可調(diào)、粒徑分布窄等優(yōu)點的鉑鎵合金納米顆粒的制備方法。
[0006]本發(fā)明的鉑鎵合金納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)混合:將乙酰丙酮鉑固體粉末和乙酰丙酮鎵固體粉末融入不飽和胺中并混勻，得到混合溶液，優(yōu)選的，不飽和胺為油胺；
[0008]2)反應:在無水無氧環(huán)境下加熱所述混合溶液，得到反應液；
[0009]3)回收:離心所述反應液、并洗滌回收沉淀，得到鉑鎵合金納米顆粒。
[0010]在上述體系中，油胺起到溶劑、還原劑和表面活性劑的三重作用，利用油胺還原性將鉑、鎵前驅體，在高溫下共同還原制備出尺寸可控、成分可調(diào)的鉑鎵合金納米顆粒。
[0011]油胺又稱9-十八烯胺，分子式為CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 7CH2NH2，為C18不飽和胺，無色至淡黃色液體或結晶，刺激性氣味，有腐蝕性，熔點18-26°C，沸點348-350°C，密度0.83，不溶于水，溶于乙醇或乙醚。
[0012]乙酰丙酮鉑固體粉末為黃色固體粉末，常溫常壓下穩(wěn)定，在249-252?融化并分解；乙酰丙酮鎵固體粉末為白色固體粉末，在196-198?融化并分解。為了保證反應效果，所述步驟2)中，反應溫度為280°C?350°C，反應時間為I?2h，反應氣壓為11Pa?103Pa。
[0013]具體實驗步驟，可采用如下方式:
[0014]I)在手套箱中稱取一定量的乙酰丙酮鎵固體粉末和乙酰丙酮鉑固體粉末于反應器中，，反應器可選用三頸燒瓶，同時移取一定量油胺，搖晃使其混合均勻，制成混合溶液；
[0015]2)將步驟I)中所述配置好的盛有混合溶液的反應器連接至接有氮氣的通路中，使用加熱套使其升溫至280°C?350°C，并維持反應時間為I?2h ;
[0016]3)待反應結束，冷卻至室溫，然后離心洗滌，使用環(huán)己烷作為良溶劑，乙醇作為不良溶劑進行洗滌。
[0017]本發(fā)明還提供一種鉑鎵合金納米顆粒，由上述方法制得，通過調(diào)節(jié)乙酰丙酮鎵以及乙酰丙酮鉑的稱取量，來控制得到不同尺寸以及不同成分的鉑鎵合金納米顆粒，調(diào)節(jié)尺寸在4-10nm之間。
[0018]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0019]采用一步法，使用油胺溶液作為溶劑、還原劑以及表面活性劑，在氮氣環(huán)境中，利用油胺的還原作用高溫下促進二者的共同還原、成核以及生長。在一個新產(chǎn)品的合成領域，本發(fā)明所述的合成鉑鎵合金納米顆粒的方法可在短時間內(nèi)完成，而高溫條件下使用氮氣保護整個合成體系使得制備過程更加合理，更加容易控制顆粒粒度，該方法不僅大大縮短了鉑鎵合金納米顆粒的合成時間，而且所得到的鉑鎵合金納米顆粒尺寸均一性良好，并且通過改變鉑、鎵前驅體的濃度以及比例可有效地調(diào)控納米顆粒的尺寸以及合金中各組分的含量，為鉑鎵合金納米顆粒的廣泛應用提供了基礎。通過本發(fā)明所述的方法制得的鉑鎵合金納米顆粒具有尺寸分布均勻、成分可調(diào)、粒徑分布窄等優(yōu)點，在納米催化、磁學應用、信息存儲、納米醫(yī)學、生物傳感、以及光熱技術等領域展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。
[0020]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例四中鉑鎵合金納米顆粒的X射線粉末衍射譜圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實施例四中鉑鎵合金納米顆粒不同放大倍數(shù)下的的透射電子顯微鏡圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實施例四中鉑鎵合金納米顆粒透射電鏡元素映射譜圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實施例五多種鉑鎵合金納米顆粒的X射線粉末衍射譜圖；
[0025]圖5是本發(fā)明實施例五多種鉑鎵合金納米顆粒的透射電子顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027]實施例一
[0028]本發(fā)明一較佳實施例所述的一種鉑鎵合金納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0029]I)混合:在手套箱中稱取0.0073g乙酰丙酮鎵固體粉末和0.0079g乙酰丙酮鉑固體粉末于反應器中，反應器可選用三頸燒瓶，同時移取40mL油胺加入其中，搖晃使其混合均勻，制成混合溶液；
[0030]2)反應:將步驟I)中所述配置好的盛有混合溶液的反應器連接至接有氮氣的通路中，使用加熱套使其升溫至280°C?350°C，并維持反應時間為I?2h ;
[0031]3)回收:待反應結束，冷卻至室溫，然后離心洗滌，使用環(huán)己烷作為良溶劑，乙醇作為不