一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：1)将还原性有机溶剂、铂源以及铜源混合，得混合液A；2)在惰性气氛保护条件下，将混合液A在80～130℃加热搅拌至所有固体试剂完全溶解，得到溶液B；3)停止通入惰性气体，并向B溶液中通入气体C；4)将溶液B升温至210～250℃并保温，得悬浊液D；悬浊液D冷却至室温，离心，取底部沉淀用有机溶剂离心洗涤，洗涤后得到的黑色沉淀即铂铜纳米颗粒。该方法简单易行，可控的合成得到八面体铂铜纳米颗粒，且该方法所得铂铜纳米颗粒单层分散、尺寸均一、平均粒径在10nm以下。该铂铜纳米颗粒可作为纳米催化材料使用。

Preparation method of platinum nanoparticles with controllable morphology of a

The invention discloses a method for preparing a platinum nanoparticles with controllable morphology, which comprises the following steps: 1) the reduction of organic solvent, platinum and copper source source mixed, mixed liquid A; 2) in an inert atmosphere conditions, the mixed solution of A in 80 ~ 130 degrees heat and stir until all solid reagent is completely dissolved, get the solution B; 3) stop pass into the inert gas, gas into the C to the B solution and B solution; 4) will be heated to 210 to 250 DEG C and heat preservation, to obtain suspension D; suspension of D cooling to room temperature, centrifugal, take the bottom precipitation with organic solvents by centrifugal washing, washing after the precipitation of black platinum nanoparticles. This method is simple, controllable synthesis of platinum nanoparticles by eight surface, and the method of platinum nanoparticles monolayer dispersion, the uniform size and the average diameter below 10nm. The platinum nanoparticles can be used as nano catalytic materials.

【技术实现步骤摘要】
一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法
本专利技术涉及纳米材料领域。更具体地，涉及一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法。
技术介绍
近年来，由于一次能源的消耗，环境污染问题越来越严重，可循环的清洁能源迫在眉睫。燃料电池具有污染物零排放，室温操作等优点备受关注。然而，燃料电池的商业化受到铂的高昂价格以及阳极反应过程中受到CO等中间物的毒害而失活。为了减少铂的用量，开发铂基纳米催化剂尤为重要。一般，现有的能够提升催化剂的催化性能的方法有两种：一种是调控催化剂的形貌，从而最大化调控其催化活性；另一种是向铂中掺入第二种金属，一般都是过渡金属(比如，镍、钴、铁、铜等等)，这种合金作用能够有效提升铂的分散和它的电子传输性能。在这些过渡金属中，铜储量丰富，导电能力强，与贵金属中相比，便宜的价格而倍受人们的青睬。从而，如何制备得到形貌可控、尺寸均一、平均粒径小且分散性好的铂铜纳米颗粒具有很好的实用研究价值。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法。该方法简便易行，可控的合成得到八面体铂铜纳米颗粒，且该方法所得铂铜纳米颗粒单层分散、尺寸均一、平均粒径在10nm以下。本专利技术的另一个目的在于提供一种形貌可控的铂铜纳米颗粒。为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：1)将还原性有机溶剂、铂源以及铜源混合，得混合液A；2)在惰性气氛保护条件下，将混合液A在80～130℃加热搅拌至所有固体试剂完全溶解，得到溶液B；3)停止通入惰性气体，并向B溶液中通入气体C；4)将溶液B升温至210～250℃并保温，得悬浊液D；悬浊液D冷却至室温，离心，取底部沉淀用有机溶剂离心洗涤，洗涤后得到的黑色沉淀即铂铜纳米颗粒。优选地，步骤3)中，所述气体C为氢气、一氧化碳中的一种或两种的混合；更优选地，所述气体C为一氧化碳。一氧化碳与铂基合金有较强的吸附性，能够有效的改变、控制纳米颗粒的形貌。优选地，步骤1)中，所述还原性有机溶剂、铂源以及铜源的质量比为7～10:0.01～0.10:0.01～0.10。经过专利技术人大量反复的试验尝试和探索发现，仅在该范围体系更容易合成八面体的铂铜纳米颗粒，当三者质量配比不在该范围内时，很难合成出八面体的铂铜纳米颗粒。优选地，步骤1)中，所述还原性有机溶剂选自油胺、油酸、二苄醚和十八烯中的一种或多种。更优选地，步骤1)中，所述还原性有机溶剂为油胺、油酸和二苄醚的混合溶液。油胺和油酸有比较好的溶剂性和还原性，二苄醚具有比较好的溶剂性，更利于形成均一单分散的结构稳定的八面体铂铜纳米颗粒。优选地，步骤1)中，所述铂源选自乙酰丙酮铂、六氯铂酸钠、氯铂酸、氢氧化铂、硫化铂、氯化铂和氰化铂中的一种或多种。更优选地，步骤1)中，所述铂源为乙酰丙酮铂。经大量实验验证，乙酰丙酮铂相比于其他的铂盐更容易合成得到八面体铂铜纳米颗粒。优选地，步骤1)中，所述铜源选自乙酰丙酮铜、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜和醋酸铜中的一种或多种。更优选地，步骤1)中，所述铜源为乙酰丙酮铜。经大量实验验证，乙酰丙酮铜相比于其他的铜盐更容易合成得到八面体铂铜纳米颗粒。优选地，步骤2)中，所述加热搅拌的时间为5～60min。该搅拌时间范围是既考虑充分溶剂固体试剂和节能效果的理想选择范围；更优选地，所述加热搅拌的时间为30min。该搅拌时间可充分溶解反应物，并能节省时间和能耗。优选地，步骤4)中，所述升温的温度为230℃，在该温度下，合成得到的八面体的铂铜纳米颗粒能够更有效的保持其稳定的形貌。优选地，步骤4)中，所述保温的时间为20～480min。通过对该保温时间的调控，可以合成得到不同粒径的八面体铂铜纳米颗粒。更优选地，步骤4)中，所述保温的时间为40min。该保温时间合成得到的八面体铂铜纳米颗粒既分布均匀，又可控在10nm以下，较小的颗粒尺寸能够有效提升其催化性能。优选地，步骤4)中，有机溶剂离心洗涤的转速为8000～11000r/min；所述有机溶剂选自正己烷、乙醇、甲苯和丙酮中的一种或多种。离心洗涤的转速如果过小，则离心效果不好，如果转速过大则会导致产品结块。优选地，步骤4)中，将得到的通纳米颗粒分散于溶剂中保存；所述溶剂选自正己烷、乙醇、甲苯和丙酮中的一种；优选为正己烷或甲苯。这样可更好的保持制备得到的铂铜纳米颗粒的单分散性。优选地，步骤4)中冷却至室温的方法为自然冷却。本专利技术的制备过程中，主要通过调控铂铜纳米颗粒的形貌、粒径的调控等来对最终产物进行调控，因此本专利技术在制备过程中对许多因素进行了探索，包括：反应溶液的配比、金属盐前躯体、通入气体的类型以及气速、反应温度，从而确定了最优合成条件，利用氧化还原的原理，成功制备了具有八面体形貌的八面体铂铜纳米颗粒，而且该颗粒单层分散、尺寸均一，平均粒径均在10nm以下。进一步地，本专利技术八面体铂铜纳米颗粒制备的最优条件是：在油胺、油酸和二苄醚的混合作为溶剂，反应温度为的230℃，在一氧化碳气体存在下还原乙酰丙酮铂和乙酰丙酮铜而制备得到的。此处油胺和油酸是溶剂同时也是还原剂，二苄醚作为溶剂，另外一氧化碳气体作为表面修饰剂来控制八面体铂铜纳米颗粒的形貌。为达到上述第二个目的，本专利技术提供上述制备方法制备得到的铂铜纳米颗粒，该铂铜纳米颗粒的尺寸均一，平均粒径在10nm以下，具有八面体的形貌，且单层分散。如无特殊说明，本专利技术中所用的原料均可通过市售购买获得。本专利技术的有益效果如下：现有技术中，合成八面铂铜纳米颗粒的方法主要有种子生长法，活性剂调控法，原子沉积法，多元醇法。但是这些合成方法都比较繁琐，成本较高，技术难度大。针对现有技术中存在的问题，本专利技术首次提出采用在油相中通入小分子气体，化学还原的方法制备得到了尺寸均一、粒度及形貌可控的八面体铂铜纳米颗粒，该纳米颗粒为合金构型。且得到的纳米颗粒中80％以上为八面体形貌。本专利技术制备得到的铂铜纳米颗粒粒径在10nm以下，具有小的颗粒粒径。本专利技术制备得到的铂铜纳米颗粒单层分散、尺寸均一、形貌可控，是一种良好的纳米催化材料；本专利技术制备方法实验装置和试剂都比较容易获取，且很容易操作实施。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出实施例1制备得到的八面体铂铜纳米颗粒的XRD谱图。图2示出实施例1制备得到的八面体铂铜纳米颗粒的STEM图。图3示出实施例1制备得到的一个八面体铂铜纳米颗粒的HAADF-STEM图。图4示出实施例1制备得到的一个八面体铂铜纳米颗粒的能谱图。图5示出实施例1制备得到的一个八面体铂铜纳米颗粒的线性扫描图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：(1)称量药品分别称取0.0200g乙酰丙酮铂、0.0100g乙酰丙酮铜于50毫升三口圆底烧瓶中，然后用移液管移取2.0mL油胺，1.0mL油酸，7mL二苄醚。磁子置于瓶底。特别注意的是该反应在通风橱中操作，以下不做说明。(2)通氮气向三口烧瓶密闭装置体系中通氮气，检查装置气密性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将还原性有机溶剂、铂源以及铜源混合，得混合液A；2)在惰性气氛保护条件下，将混合液A在80～130℃加热搅拌至所有固体试剂完全溶解，得到溶液B；3)停止通入惰性气体，并向B溶液中通入气体C；4)将溶液B升温至210～250℃并保温，得悬浊液D；悬浊液D冷却至室温，离心，取底部沉淀用有机溶剂离心洗涤，洗涤后得到的黑色沉淀即铂铜纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种形貌可控的铂铜纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将还原性有机溶剂、铂源以及铜源混合，得混合液A；2)在惰性气氛保护条件下，将混合液A在80～130℃加热搅拌至所有固体试剂完全溶解，得到溶液B；3)停止通入惰性气体，并向B溶液中通入气体C；4)将溶液B升温至210～250℃并保温，得悬浊液D；悬浊液D冷却至室温，离心，取底部沉淀用有机溶剂离心洗涤，洗涤后得到的黑色沉淀即铂铜纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述气体C为氢气、一氧化碳中的一种或两种的混合；优选地，所述气体C为一氧化碳。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述还原性有机溶剂、铂源以及铜源的质量比为7～10:0.01～0.10:0.01～0.10。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述保温的时间为20～480min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：程道建，戴长庆，杨洋，刘新月，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11