一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，该方法包括：一、将铂、钴、镍、铁、铜五种元素的前驱体盐配制成铂钴镍铁铜前驱体盐溶液，然后放入冷冻干燥后的饼状氧化石墨烯进行浸泡；二、将经浸泡后的饼状氧化石墨烯取出烘干并进行锻烧还原，得到石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子。本发明专利技术采用饼状氧化石墨烯浸泡前驱体盐溶液后烘干，保证了饼状氧化石墨烯表面前驱体盐中各元素分布均匀性，防止了元素偏析，控制铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的物相组成，因此石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子具有比表面积高、活性位点多和稳定性好的优点，在催化材料、超导材料、传感材料和生物材料领域具备应用潜能。传感材料和生物材料领域具备应用潜能。传感材料和生物材料领域具备应用潜能。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法


[0001]本专利技术属于纳米多元合金制备
，具体涉及一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法。

技术介绍

[0002]铂基高熵合金纳米粒子因其优异的物理化学性质，由于组份的多样性、表面原子结构的复杂性、高混合熵和纳米尺度效应，有望实现高活性、高选择性、高稳定性和长使用寿命的新型多元催化剂，备受广大科研人员关注，而认为在电子领域、催化领域和生物领域等具有巨大的应用潜能。目前纳米尺度多元合金由于受制备方法的限制，主要为液相化学法制备纳米尺度多元合金，其很难制备出四元以上的纳米尺度多元合金，所以在制备高熵合金纳米粒子方面仍然面临巨大挑战。
[0003]高熵合金是由我国台湾学者叶均蔚教授首次提出的，后人将高熵合金与纳米粒子相结合发现其具有非常优异的物理和化学性能，这是因为它具有高熵合金特性(高熵效应、原子迟滞扩散效应、严重晶格畸变效应、鸡尾酒效应和高温稳定效应)和纳米粒子特性(表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应)。
[0004]目前多元合金的制备方法主要有：真空熔炼法、粉末冶金法、机械合金化法、激光熔覆法和电化学沉积法，制备的多元合金主要为块状或者薄膜状，以上方法不适用于制备高熵合金纳米粒子，因此，高熵合金纳米粒子的制备一直成为该领域研究的难点。
[0005]公开号为CN111545767A的专利中公开了一种纳米尺度多元合金的制备方法，该方法制备了系列的高熵合金纳米粒子，包括以下步骤：一、将前驱体加入到超纯水中配制得到前驱体稳态溶液；二、将前驱体稳态溶液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；三、将前驱体粉末进行煅烧，得到纳米尺度多元合金。该方法将前驱体稳态溶液进行喷雾干燥和煅烧，使纳米粒子中各金属分布均匀，形成单相固溶体结构或两相结构，得到了由十四种金属任意组合的由纳米粒子组成、具有多孔结构的纳米尺度多元合金或高熵合金纳米粒子。虽然该方法可系统的进行高熵合金纳米粒子的制备，但该高熵合金纳米粒子具有好几种结构，且产物的物相不易控制。
[0006]公开号为CN109295373A的专利中公开了一种多元合金作为碳化钨硬质合金粘结相的应用和所述碳化钨硬质合金的制备方法，通过将Co粉，Cr粉，Cu粉，Fe粉，Ni粉和Mo粉混合后经球磨，干燥，过筛，制得CoCrCuFeNiMo
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多元合金粉末；然后将制备得到的高熵合金粉末、球磨助剂与WC粉末混合，经球磨、压制成型和烧结后，制得高硬度碳化钨硬质合金，该方法制备的多元合金为粉体，不具备纳米结构，不适合制备纳米尺度多元合金。
[0007]公开号为CN112077331A的专利中公开了一种碳材料载纳米尺度多元合金的制备方法，该专利系统地描述了碳载高熵合金纳米粒子的制备过程，包括以下步骤：一、将选择的碳载体和配置好的前驱体盐加入到去离子水中，配置稳态的胶体溶液；二、将稳态的胶体前驱体溶液进行雾化干燥处理，得到碳材料载的前驱体纳米粒子粉体；三、将碳材料载的前驱体纳米粒子粉体进行煅烧还原处理，最终得到碳材料载的纳米尺度多元合金及高熵合金
粉体。该方法将碳材料载体和前驱体盐混合并进行雾化干燥，使前驱体盐形成纳米粒子并均匀负载在碳材料表面，且各个元素均匀分布在纳米粒子中，最后将碳材料载前驱体纳米粒子粉体煅烧还原，得到了纳米尺度的多元合金及高熵合金，多元合金及高熵合金纳米粒子均匀的分散在碳材料载体表面，并形成了单相或多相结构。但该制备过程复杂，单次制备量有限，且雾化干燥过程不易控制，制备的材料粒径不可控。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法。该方法采用饼状氧化石墨烯浸泡前驱体盐溶液后烘干，保证了饼状氧化石墨烯表面前驱体盐中各元素分布均匀性，防止了元素偏析，进而控制产物中铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的物相组成，因此石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子具有比表面积高、活性位点多和稳定性好的优点，解决了现有高熵合金纳米粒子的尺寸及相组成控制难题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0010]步骤一、将铂、钴、镍、铁、铜五种元素的前驱体盐配制成溶液，并超声搅拌至完全溶解，得到铂钴镍铁铜前驱体盐溶液，然后将冷冻干燥后的饼状氧化石墨烯置于铂钴镍铁铜前驱体盐溶液中进行浸泡；
[0011]步骤二、将步骤一中经浸泡后的饼状氧化石墨烯取出烘干，得到前驱体盐包裹的氧化石墨烯，然后进行氢气锻烧还原，得到石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子。
[0012]本专利技术将目的产物中金属元素的前驱体盐配制成铂钴镍铁铜前驱体盐溶液后加入饼状氧化石墨烯进行浸泡，采用具有一定形状的饼状氧化石墨烯作为基体，不仅方便操作，还利用饼状氧化石墨烯表面的亲水含氧官能团，将铂钴镍铁铜前驱体盐溶液吸附在饼状氧化石墨烯表面，经取出烘干后，铂钴镍铁铜前驱体盐均匀包覆饼状氧化石墨烯，并在饼状氧化石墨烯表面形成组成均匀的铂钴镍铁铜前驱体盐，从而在后续煅烧还原过程中防止了元素偏析，有效控制了产物石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子中铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的物相组成。
[0013]上述的一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铂钴镍铁铜前驱体盐溶液中前驱体盐的金属离子总浓度为0.01mol/L，所述冷冻干燥后的饼状氧化石墨烯的质量为铂钴镍铁铜前驱体盐溶液中金属元素总质量当量的2.5倍。上述金属离子总浓度保证了铂钴镍铁铜前驱体盐溶液中各元素分布均匀，而饼状的氧化石墨烯的加入保证了前驱体盐均匀被吸附，形成混合均匀的铂钴镍铁铜前驱体盐均匀包覆的饼状氧化石墨烯。
[0014]上述的一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤一中所述浸泡的温度为5℃～35℃，浸泡时间为4h～24h。
[0015]上述的一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤二中所述烘干的温度为40℃～70℃，浸泡时间为1h～2h。
[0016]上述的一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤二中所述氢气锻烧还原的温度为300℃～600℃，时间为2h～4h。通过控制氢气煅烧还原
的温度和时间，保证了铂钴镍铁铜前驱体盐均匀包覆饼状氧化石墨烯完全还原为石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子，同时防止高熵合金纳米粒子出现团聚现象和分相结构。
[0017]上述的一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤二中所述石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子中各金属元素的质量含量均大于5％，并均匀分布于石墨烯表面，铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的平均粒径为1nm～10nm，物相结构为面心立方结构。本专利技术中石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的物相结构为面心立方结构，保证了铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的结构稳定性，进而保证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将铂、钴、镍、铁、铜五种元素的前驱体盐配制成溶液，并超声搅拌至完全溶解，得到铂钴镍铁铜前驱体盐溶液，然后将冷冻干燥后的饼状氧化石墨烯置于铂钴镍铁铜前驱体盐溶液中进行浸泡；步骤二、将步骤一中经浸泡后的饼状氧化石墨烯取出烘干，得到前驱体盐包裹的氧化石墨烯，然后进行氢气锻烧还原，得到石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯载铂钴镍铁铜高熵合金纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铂钴镍铁铜前驱体盐溶液中前驱体盐的金属离子总浓度为0.01mol/L，所述冷冻干燥后的饼状氧化石墨烯的质量为铂钴镍铁铜前驱体盐溶液中金属元素总质量当量的2.5倍。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵盘巢，张卜升，皮和木，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：