專利名稱：一種超活性納米鈀顆粒的合成方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種鈀納米顆粒催化劑的制備方法，具體的說，就是利用納米顆粒外包裹劑和溫度控制相配合的方法，制備一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)富含缺陷且較為穩(wěn)定的鈀納米顆粒， 這種納米顆粒由于具有高含量的缺陷，所以在電催化等方面具有潛在的應用價值，屬于催化劑材料領域。
背景技術(shù)：
近十年來，對鈀納米顆粒的形態(tài)可控合成在科學界引起了很多關(guān)注，主要因為通過形態(tài)變化，可以有效的控制納米顆粒的催化、光學、電學、磁學等性質(zhì)。模板指導合成、電化學合成以及化學合成等技術(shù)都應用于此，但是鈀納米顆粒的形貌只局限于球形、立方體、 四面體、八面體、線或者棒結(jié)構(gòu)等等，放射形結(jié)構(gòu)的成果很少，更沒有在放射形結(jié)構(gòu)內(nèi)部還存在由于大量缺陷導致的較高內(nèi)部能量的研究。放射形結(jié)構(gòu)，由于其存在大量的晶格邊界，在表面具有大量的比表面能，而由于弛豫和重新晶化作用，往往這種結(jié)構(gòu)很難維持較長時間，所以在實際應用方面，尤其是催化方面較少涉及。在本專利中，丙酮的溫度作為形成超活性納米顆粒的關(guān)鍵因素而被討論。原反應液在溫度突然降低和丙酮導致的聚乙烯基吡咯烷酮溶解度的突然下降，使得聚乙烯基吡咯烷酮呈聚集狀態(tài)，同時也使得納米顆粒中由于結(jié)晶不完整而形成高含量的缺陷。聚乙烯基吡咯烷酮的聚集導致了在其內(nèi)部包裹的納米顆粒的堆積。同時，由于納米顆粒表面存在有空間阻礙作用的碘苯，使得這種堆積作用更加明顯。在之前的研究中，碘苯中的碘基已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)能有效的與鈀納米顆粒相結(jié)合，從而在本專利中，碘苯在用來促進納米顆粒的堆積的同時也能保護已經(jīng)形成的缺陷結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制備鈀納米顆粒催化劑的方法并拓寬了制備相關(guān)納米顆粒的方法。本發(fā)明創(chuàng)新使用碘苯作為表面修飾劑，利用其既能有效的吸附金屬納米顆粒，又能利用其苯基提供有效的空間阻礙效應，在冰凍的丙酮所導致的反應液溫度和聚乙烯基吡咯烷酮溶解度突然下降的共同作用下，形成較為穩(wěn)定的，內(nèi)部和表面都具有高含量缺陷的鈀納米顆粒。本方法具有工藝簡單，操作方便，形貌可控，應用范圍廣等特點，有潛在的應用價值。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案1. 一種制備Pd納米顆粒催化劑的方法，包括催化劑載體的制備、產(chǎn)物分離、洗滌工藝過程，其特征在于包括以下幾個步驟(1)首先將聚乙烯基吡咯烷酮和碘苯溶于100°C的乙二醇溶液中；(2)然后向反應體系中加入K2PdCl4水溶液；(3)反應后，將反應溶液趁熱倒入事先準備好的-30°C丙酮中，隨后離心分離，再
3用乙醇/丙酮的混合溶液洗滌沉淀數(shù)次，以除去剩余的乙二醇和過量的聚乙烯基吡咯烷酮，再將沉淀重新溶解于乙醇中。2.如項1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將碘苯作為表面修飾劑，控制其加入量為包裹劑聚乙烯基吡咯烷酮的250倍。3.如項1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將金屬的加入量控制為碘苯加入量的1/100。4.如項1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將反應3小時后的溶液趁熱加入_30°C丙酮中。本發(fā)明所提供的納米鈀顆粒催化劑的制備方法具有以下優(yōu)點(1)制備的金屬納米顆粒不容易團聚，單分散性很好。(2)制備所得的鈀納米顆粒在內(nèi)部和表面都存在高含量的缺陷，而且這些缺陷保持的時間很長，可以利用與實際生產(chǎn)中。(3)用此方法突破性的利用了碘苯作為表面修飾劑，對以后的相關(guān)納米顆粒制備具有借鑒作用。本發(fā)明可應用于在電催化等方面。


圖1超活性鈀納米顆粒制備示意圖。圖2超活性鈀納米顆粒投射電鏡照片。 圖3超活性鈀納米顆粒高分辨投射電鏡照片。圖4超活性鈀納米顆粒EDS元素分析。圖5在常溫空氣中放置的超活性鈀納米顆粒投射電鏡照片。
具體實施例方式1.首先將一定量的0. 4g聚乙烯基吡咯烷酮，0. 28mL碘苯溶于100°C的40mL乙二
醇溶液中。2.然后向反應體系中逐滴加入0. 025M K2PdCl4水溶液lmL。3.反應3小時之后，將反應溶液趁熱倒入事先準備好的-30°C丙酮中，隨后離心分離，再用乙醇/丙酮的混合溶液洗滌沉淀數(shù)次，以除去剩余的乙二醇和過量的聚乙烯基吡咯烷酮，再將沉淀重新溶解于乙醇中。
權(quán)利要求
1.一種制備Pd納米顆粒催化劑的方法，包括催化劑載體的制備、產(chǎn)物分離、洗滌工藝過程，其特征在于包括以下幾個步驟(1)首先將聚乙烯基吡咯烷酮和碘苯溶于100°c的乙二醇溶液中；(2)然后向反應體系中加入K2PdCl4水溶液；(3)反應后，將反應溶液趁熱倒入事先準備好的-30°C丙酮中，隨后離心分離，再用乙醇/丙酮的混合溶液洗滌沉淀數(shù)次，以除去剩余的乙二醇和過量的聚乙烯基吡咯烷酮，再將沉淀重新溶解于乙醇中。
2.如權(quán)利要求1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將碘苯作為表面修飾劑，控制其加入量為包裹劑聚乙烯基吡咯烷酮的250倍。
3.如權(quán)利要求1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將金屬的加入量控制為碘苯加入量的1/100。
4.如權(quán)利要求1所述制備Pd納米顆粒催化劑的方法，其特征在于將反應3小時后的溶液趁熱加入_30°C丙酮中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超活性納米鈀顆粒的合成方法，并拓寬了制備相關(guān)納米顆粒的方法。本發(fā)明創(chuàng)新使用碘苯作為表面修飾劑，利用其既能有效的吸附金屬納米顆粒，又能利用其苯基提供有效的空間阻礙效應，在冰凍的丙酮所導致的反應液溫度和聚乙烯基吡咯烷酮溶解度突然下降的共同作用下，形成較為穩(wěn)定的，內(nèi)部和表面都具有高含量缺陷的鈀納米顆粒。本方法具有工藝簡單，操作方便，形貌可控，應用范圍廣等特點，有潛在的應用價值。
文檔編號B01J31/28GK102205252SQ20101013679
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者曹榮, 鄭兆亮 申請人:中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所