一种碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法，它是将贵金属盐、非贵金属盐、碳载体在还原性溶剂中混合分散，得到负载有金属离子的碳载体分散液，然后采用波长为200～400nm的激光对所述负载有金属离子的碳载体分散液进行辐照，从而在碳载体上原位制得颗粒尺寸<2nm的超小尺寸贵金属非贵金属合金。本发明专利技术在制备过程中无须加入任何其他的表面活性剂、稳定剂等化学试剂，避免了其他杂质产物的生成，也无需长时间高温热还原，避免了出现大颗粒纳米合金粒子，不仅能够原位制得颗粒尺寸普遍<2nm的高度均匀分散的超小尺寸贵金属非贵金属合金颗粒，尺寸均一，分布均匀，而且制备过程简单、容易操作、绿色高效。效。

【技术实现步骤摘要】
一种碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法


[0001]本专利技术涉及贵金属非贵金属合金制备
，尤其涉及一种碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法。所述的超小尺寸是指颗粒尺寸<2nm。

技术介绍

[0002]贵金属非贵金属合金具有独特的物理化学性质，而且环境友好和分布广，因此被广泛应用于电催化、生物学等领域。
[0003]由于与不同金属相关的协同效应，由不同金属元素组成的多金属纳米晶体表现出独特的物理化学性质，在给定的应用中优于单金属纳米晶体，因此通常在第一种金属中加入第二种金属以形成双金属纳米晶体，这可以显着改变它们的电子结构和空间排列模式，进一步有利于性能的空前提升。当第一种金属为贵金属时，可以采用非贵金属作为第二种金属，通过向该贵金属中添加非贵金属来形成双金属纳米晶体，不仅具有上述双金属纳米晶体的各项优点，而且加入非贵金属能够有效降低贵金属的用量。
[0004]将贵金属非贵金属合金与碳载体进行复合不仅可以提高合金的电传导性，而且可以在一定程度上避免合金纳米粒子的聚集，有效阻止合金纳米粒子在电化学过程中的长大，更重要的是这可以为离子的吸附提供位点。大尺寸合金纳米粒子表面的活性位点低，不利于发挥其在电催化、光催化等领域中的作用。本申请专利技术人认为：若合金纳米粒子尺寸降低到2nm左右，那么不但比表面积大大增加，而且原子台阶也会大大增加。可惜的是，现有技术中的水热、高温热退火等方法所制得的金属合金尺寸普遍为10～30nm，而且颗粒分布不均匀。即使多步精确控制还原温度、反应时间、还原剂、表明活性剂等参数和原料配比，也只能将金属合金尺寸控制在大都为3～10nm，难以将金属合金尺寸降低到普遍为2nm左右，而且现有制备方法在制备过程中都不可避免的使用了各种化学试剂，容易残留杂质，步骤复杂，过程繁琐危险。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供了一种碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。本专利技术在制备过程中无须加入任何其他的表面活性剂、稳定剂等化学试剂，避免了其他杂质产物的生成，也无需长时间高温热还原，避免了出现大颗粒纳米合金粒子，不仅能够在碳载体上原位制得颗粒尺寸普遍<2nm的高度均匀分散的超小尺寸贵金属非贵金属合金颗粒，尺寸均一，分布均匀，而且制备过程简单、容易操作、绿色高效，有望在电学、光学、生物领域展现不同的潜能。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法，包括以下步骤：将贵金属盐、非贵金属盐、碳载体在还原性溶剂中混合分散，从而得到负载有金属离子的碳载体分散液，然后采用波长为200～400nm的激光对所述负载有金属离子的碳载体分散液进行
激光辐照，从而在碳载体上原位制得颗粒尺寸<2nm的超小尺寸贵金属非贵金属合金。
[0009]优选地，所述贵金属盐为六氯铂酸钠、四氯铂酸钠、六氯铂酸钾、四氯铂酸钾、氯化钌、醋酸钌、氯化铱、醋酸铱中的至少一种。
[0010]优选地，所述非贵金属盐为乙酸铜、氯化铜、硝酸铜、氯化铁、乙酸铁、硝酸铁、乙酸镍、氯化镍、硝酸镍、氯化钴、乙酸钴、硝酸钴中的至少一种。
[0011]优选地，所述还原性溶剂为乙醇、甲醇、乙二醇中的至少一种。
[0012]优选地，所述碳载体为炭黑、碳管、石墨烯中的至少一种。
[0013]优选地，所述激光辐照的辐照时间为20min～60min。
[0014]优选地，在制备过程中，无需使用表面活性剂和稳定剂。
[0015]与现有技术相比，本专利技术所提供的碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法中，先将贵金属盐、非贵金属盐、碳载体在还原性溶剂中混合分散，制得具有独立位点的负载有金属离子的碳载体分散液，然后利用特殊波长的激光对所述负载有金属离子的碳载体分散液进行激光辐照，碳载体通过吸收合适波长激光的辐照能量，在金属离子吸附位点形成独立的局部高温高压环境，并且在还原性溶剂的还原作用下，在吸附位点被还原性溶剂分子还原，贵金属非贵金属合金颗粒均匀成核生长，从而在碳载体上原位制得颗粒尺寸普遍<2nm的高度均匀分散的超小尺寸贵金属非贵金属合金，即获得碳载体负载的贵金属非贵金属合金；在这整个制备过程中，无须使用任何表面活性剂、稳定剂等其他化学试剂，避免了其他杂质产物的生成，也无需长时间高温热还原，避免了出现大颗粒纳米合金粒子，不仅能够在碳载体上原位制得颗粒尺寸普遍<2nm的高度均匀分散的超小尺寸贵金属非贵金属合金颗粒，尺寸均一，分布均匀，而且制备过程简单、容易操作、绿色高效，有望在电学、光学、生物领域展现不同的潜能。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0017]图1为本专利技术实施例所提供的碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法的流程示意图。
[0018]图2为本专利技术实施例1所制得的PtNi/C纳米复合材料以及本专利技术实施例2所制得的PtCo/C纳米复合材料的TEM形貌图、尺寸分布图和线扫图。
[0019]图3为本专利技术实施例1所制得的PtNi/C纳米复合材料以及本专利技术实施例2所制得的PtCo/C纳米复合材料的XRD图。
[0020]图4为本专利技术实施例1所制得的PtNi/C纳米复合材料以及本专利技术实施例2所制得的PtCo/C纳米复合材料在酸性和碱性中的析氢LSV曲线图。
具体实施方式
[0021]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不
构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0022]首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
[0023]术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
[0024]当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：将贵金属盐、非贵金属盐、碳载体在还原性溶剂中混合分散，从而得到负载有金属离子的碳载体分散液，然后采用波长为200～400nm的激光对所述负载有金属离子的碳载体分散液进行激光辐照，从而在碳载体上原位制得颗粒尺寸<2nm的超小尺寸贵金属非贵金属合金。2.根据权利要求1所述的碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法，其特征在于，所述贵金属盐为六氯铂酸钠、四氯铂酸钠、六氯铂酸钾、四氯铂酸钾、氯化钌、醋酸钌、氯化铱、醋酸铱中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的碳载体上原位制备超小尺寸贵金属非贵金属合金的方法，其特征在于，所述非贵金属盐为乙酸铜、氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁长浩，胡太平，叶一星，康星宇，蔡云雨，李鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：