一種單晶態(tài)超支化鉑納米膠體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種單晶態(tài)超支化鉑納米膠體的制備方法，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶態(tài)物質(zhì)的晶體內(nèi)部各部分的宏觀性質(zhì)相同，晶體中不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)，晶體具有周期性結(jié)構(gòu)，熔化時各部分需要的溫度一致，且晶體的外形和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特定的對稱性。單晶態(tài)的晶粒內(nèi)分子、原子都是有規(guī)則地排列，其晶面取向相同，所以一個晶粒就是單晶；多晶態(tài)的晶粒晶面取向凌亂，每個晶粒的大小和形狀不同，沒有明顯的外形，也不表現(xiàn)各向異性。單晶和多晶的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面，如電學(xué)性質(zhì)、半導(dǎo)體應(yīng)用方面等。超支化聚合物的結(jié)構(gòu)由于其內(nèi)部存在大量空腔，且結(jié)構(gòu)高度支化，相對于致密化的納米球形結(jié)構(gòu)，超支化結(jié)構(gòu)大大增加了粉體的比表面積，為催化反應(yīng)提供了更多的活性位點，使得化學(xué)催化反應(yīng)效率得到大大的提高，同時又節(jié)約成本，降低貴金屬原料的消耗量。單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體正是一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)、高比表面積、高表面活性的一類物質(zhì)。
[0003]單晶生長制備方法大致可以分為氣相生長、溶液生長、水熱生長、熔鹽法、熔體法。最常見的技術(shù)有直拉法、區(qū)域熔融法和水熱法等。
[0004]直拉法的優(yōu)點是晶體被拉出液面不與器壁接觸，不受容器限制，因此晶體中應(yīng)力小，同時又能防止器壁沾污或接觸所可能引起的雜亂晶核而形成多晶。此方法制成的單晶完整性好，直徑和長度都可以很大，生長速率也高，所用的坩禍必須由不污染熔體的材料制成。因此，一些化學(xué)活性高或熔點極高的材料，例如，鉑的熔點在1773°C，由于沒有合適的坩禍，而不能用此法制備單晶。
[0005]區(qū)域熔融法可用于生產(chǎn)純度很高的半導(dǎo)體、金屬、合金、無機(jī)和有機(jī)化合物晶體，能生長出質(zhì)量較好的中高阻單晶，還可得到均勻的雜質(zhì)分布。但是這種方法制備單晶的條件非?？量?，包括設(shè)備、溫度控制、轉(zhuǎn)速等各種影響因素。例如，區(qū)域熔融法的單晶爐主要包括:雙層水冷爐室、長方形鋼化玻璃觀察窗、上軸、下軸、導(dǎo)軌、機(jī)械傳送裝置、基座、高頻發(fā)生器和高頻加熱線圈、系統(tǒng)控制柜真空系統(tǒng)及氣體供給控制系統(tǒng)等組成。
[0006]水熱法是指利用水熱或溶劑熱，在高溫高壓下，體系經(jīng)過一個析出晶核，生長成單晶的過程，然而在高溫高壓條件下，可能會發(fā)生許多不可預(yù)料的反應(yīng)，單晶產(chǎn)物的產(chǎn)率可能不太穩(wěn)定，且高溫高壓的環(huán)境比較危險，實驗或生產(chǎn)的條件較為苛刻。
[0007]本發(fā)明是采用化學(xué)液相還原法來制備單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體，通過利用合適的分散劑和鉑的質(zhì)量百分比，在一定溫度條件下，一次性加完還原劑，通過先冷卻反應(yīng)前驅(qū)體離子，在低溫條件下將前驅(qū)體離子瞬間還原，后緩慢升溫使晶體慢慢長大，可以制備出單分散狀態(tài)的粒度分布范圍窄的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)單晶制備方法中設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜、對技術(shù)工人素質(zhì)要求高、制備出的單晶中含雜質(zhì)較多、硬團(tuán)聚嚴(yán)重、粒度分布范圍寬等缺點。
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種鉑納米膠體的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)在常溫下，將分散劑溶解在水中，邊攪拌邊加入鉑前驅(qū)體鹽，然后調(diào)節(jié)溶液的PH至1-3，常溫下攪拌使溶液混合均勻得到溶液A，其中，在溶液A中分散劑的加入量為0.75?18g/L，鉑前驅(qū)體鹽的加入量為0.1?0.31mol/L；
(2)在攪拌過程中將溶液A冷卻到-20—10°C，然后將10~30g/L的還原劑加入溶液A中，且保證還原劑溶液一次性全部加完，加完后繼續(xù)攪拌30?40min可制備得到單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體；
步驟(I)和(2)整個反應(yīng)過程中攪拌作用一直持續(xù)進(jìn)行；
所述分散劑為聚乙二醇、阿拉伯樹膠、三聚磷酸鈉、乙二胺四乙酸(EDTA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)中一種或幾種按任意比例混合。
[0010]本發(fā)明所述方法在整個過程中均需要攪拌，攪拌速率為100?150r/min。
[0011]優(yōu)選的，本發(fā)明所述鉑前驅(qū)體為氯亞鉑酸鉀、三甲基碘化鉑、二氯四氨合鉑及二氯二氨合鈾中的一種。
[0012]優(yōu)選的，本發(fā)明所述還原劑為抗壞血酸、多聚甲醛、硫代硫酸鈉、檸檬酸和葡萄糖中的一種。
[0013]優(yōu)選的，本發(fā)明所述分散劑、鉑前驅(qū)體鹽、還原劑可以按相應(yīng)的質(zhì)量配制比加入。
[0014]本發(fā)明所述溶液的PH值用市售的鹽酸(AR)調(diào)節(jié)。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
(I)在本發(fā)明方法操作簡便，反應(yīng)條件溫和，對生產(chǎn)設(shè)備要求低，節(jié)約生產(chǎn)成本，且產(chǎn)品的產(chǎn)率高達(dá)97%以上，反應(yīng)周期短，適合批量化生產(chǎn)。
[0016](2)在本發(fā)明中，由于選用了合適的分散劑組合、在一定溫度條件下，一次性加完還原劑，通過采用先低溫后升溫的方法，在低溫下將前驅(qū)體離子瞬間還原，后緩慢升溫使晶體長大，可以制備出單分散狀態(tài)的單晶態(tài)超支化鉑納米膠體。
[0017](3)本發(fā)明制備的鉑膠體粒度可控性強(qiáng)，制備的鉑膠體粒徑范圍可控制在40?10nm之間，且分散性好，比表面積大，其應(yīng)用范圍涉及半導(dǎo)體材料應(yīng)用領(lǐng)域、催化應(yīng)用領(lǐng)域、燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域、微電子工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)方面等。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖右上角插圖對應(yīng)的是顆粒粒度分布圖。
[0019]圖2為實施例1制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖中右下角插圖對應(yīng)的是虛線內(nèi)顆粒的傅里葉變換衍射圖。
[0020]圖3為實施例2制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖右上角插圖對應(yīng)的是顆粒粒度分布圖。
[0021 ]圖4為實施例2制備的單個超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的高倍透射電鏡圖。
[0022]圖5為實施例2制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖中右下角插圖對應(yīng)的是虛線內(nèi)顆粒的傅里葉變換衍射圖。
[0023]圖6為實施例3制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖右上角插圖對應(yīng)的是顆粒粒度分布圖。
[0024]圖7為實施例3制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖中右下角插圖對應(yīng)的是虛線內(nèi)顆粒的傅里葉變換衍射圖。
[0025]圖8為實施例4制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖右上角插圖對應(yīng)的是顆粒粒度分布圖。
[0026]圖9為實施例4制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的高倍透射電鏡圖。
[0027]圖10為實施例4制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖，圖中右下角插圖對應(yīng)的是虛線內(nèi)顆粒的傅里葉變換衍射圖。
[0028]圖11為透射電鏡銅網(wǎng)上的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的EDS能譜圖。
[0029]圖12為單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的X射線衍射圖譜。
【具體實施方式】
[0030]下面通過附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0031 ] 實施例1
本實施例所述鉑納米微晶分散體系的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)在常溫下，將2.82g分散劑阿拉伯樹膠溶解在IL水中，邊攪拌邊加入0.3076mol氯亞鉑酸鉀，然后調(diào)節(jié)溶液的PH至1.5，在常溫下攪拌使溶液混合均勻得到溶液A。
[0032](2)在攪拌過程中將溶液A冷卻到_10°C，然后在溶液A中加入1g抗壞血酸，且保證抗壞血酸一次性全部加完，加完后繼續(xù)攪拌30min可制備得到單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體;步驟(I)和(2)整個反應(yīng)過程中攪拌作用一直持續(xù)進(jìn)行，攪拌速率為lOOr/min。
[0033]本實施例制備的單晶態(tài)超支化結(jié)構(gòu)鉑納米膠體的透射電鏡圖如圖1所示呈軟團(tuán)聚狀態(tài)，無硬團(tuán)聚現(xiàn)象，其粒徑分布圖于圖1右上角處，圖2顯示的圓圈的虛線部分是本實施例中制備的鉑納米膠體對應(yīng)的傅立葉變換圖。
[0034]實施例2
本實施例所述鉑納米微晶分散體