制备铂纳米粒子的方法技术

本发明专利技术涉及制备铂纳米粒子的方法，主要解决以往技术中存在未涉及制备铂纳米粒子的问题。本发明专利技术通过采用以分子量为３０００～８０００选自聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或低级脂肪酸为稳定剂，用氢还原铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液的方法，得到铂纳米粒子的技术方案较好地解决了该问题，可用于铂纳米粒子的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是关于一种在常温下，以聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或低级脂肪酸为稳定剂，用氢气还原铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液合成Pt纳米粒子的方法。
技术介绍
相对于传统的金属材料而言，纳米金属由于具有很高的表面积/体积比，因而表现出独特的物理、化学性能，可被用作催化材料、吸附剂和传感器。另外，在光、电、磁领域也有潜在用途。在诸多金属元素中，人们对金、银等材料纳米粒子的合成研究最为广泛。纳米粒子制备方法有许多种，传统的制备工艺可分为三类。一类是机械粉碎法；第二类是PVD法，如已公开的中国专利CN1329957A。包括等离子体加热法、激光加热蒸发法、电子束加热蒸发法、电弧放电加热法等。第三类是化学溶液法，主要分为直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法多种。如已公开的中国专利CN1096275A介绍，美国Clarkson大学的Matijevic实验室报道的静态水解法采用不锈钢反应釜，进行长时间的高温反应，由于该法尚不能选择性的获得各种单一形状的粒子，因而需要对产物进行离心、倾析分离。各种方法均有一定的局限性，如机械粉碎法，由于采用的加工工艺所限，在高效率研磨设备研制成功之前，很难实现工业化生产。PVD法设备投资大，操作工艺复杂。化学溶液法由于采用水为反应介质，而水是一种极性物质，在干燥过程中水会导致纳米粒子团聚，表面收缩硬化，许多种类的纳米微粒不能以此法制备。对于Pt纳米粒子而言，由二价或四价铂盐还原制备铂纳米粒子是人们常用并认为是最合理的方法。众所周知，纳米金属的催化活性取决于它的粒子大小和形状。因此，如何控制合适的合成条件以获得特定催化反应所需的大小和形状成为制备中的关键和难点。一些资料报道了采用聚合物，络合物或表面活性剂等作为稳定剂，通过改变聚合物种类及含量控制合成Pt纳米粒子的方法。但以往的文献对其它许多影响因素较少涉及。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是以往技术中未涉及溶液法制备铂纳米粒子，且以往文献较少涉及稳定剂对纳米粒子颗粒大小及稳定性的影响问题，提供一种新的。该方法具有制得的铂纳米粒子颗粒小、稳定性好的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种，以氢和重量百分比浓度为0.01～1.5％的铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐溶液为原料，以分子量为3000～8000选自聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或低级脂肪酸为稳定剂，其中稳定剂和铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐形成混合溶液的pH值为7～11，在温度为0～50℃，压力为常压条件下进行还原反应，得铂纳米粒子。上述方案中，铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐溶液的重量百分比浓度优选范围为0.01～1.0％；稳定剂优选方案选自聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或丙烯酸甲酯。反应温度优选范围为30～50℃；反应前优选方案为铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐溶液先陈化0.5～48小时；混合溶液的pH值优选范围为9～11。本专利技术提供了，提供了优化的合成条件，如最佳的溶液浓度、稳定剂种类及分子量、陈化时间、还原温度、溶液pH值，为该材料在催化领域的应用提供了理论基础。粒子的形貌及大小用Philips Tecnai-12透射电子显微镜观测，加速电压为100千伏。样品制备是将溶液滴在带有碳膜的Cu网上，在空气中自然干燥。粒子大小及形貌见表1，图1。在至少5张照片中随机选定区域，选择不少于300个粒子，用图象分析仪分别测量粒子大小，得到不同聚合物作用下所合成的纳米粒子的平均粒径。图1a为实施例1样品；图1b、1C为实施例2、3样品；图2a、2b、2c分别为实施例1、对比例3、4样品的照片。从实施说明看，本专利技术中，以聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的碱金属盐或低级脂肪酯为稳定剂，用氢气还原铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液合成铂纳米粒子的方法得到的铂纳米粒子，在较高还原温度、合适的陈化时间以及较高的pH值下具有较小的粒径，其粒径为3.2nm，可用于特定的催化反应中，取得了较好的技术效果。附图说明图1为不同还原温度下样品的透射电镜照片。图2为溶液pH值对粒子大小的影响照片。图1中，1a反应温度为25℃，1b反应温度为35℃，1c反应温度为45℃。图2中，2a pH＝7.5；2b pH＝8.5；2c pH＝9.5。下面通过实施例对本专利技术作进一步的阐述。具体实施例方式实施例125℃下，在250毫升百分比浓度为0.4％(重量)的氯铂酸钾的溶液中加入250毫升浓度为5×10-4摩尔/升分子量为4000的聚丙烯酸钠溶液，调节溶液的pH值至9.5，通Ar气30分钟，赶尽空气后，在45℃下通H25分钟进行还原反应。还原结束后，密封反应容器，静置。取样进行透射电镜测试。实施例2～3铂纳米粒子的制备方法同实施例1，只是将还原温度调整为25℃、35℃，其余同实施例1。实施例4铂纳米粒子的制备方法同实施例1，只是将稳定剂改为分子量为5000的聚丙烯酸甲酯，其余同实施例1。比较例1～2铂纳米粒子的制备方法同实施例1，只是将氯铂酸钾溶液的陈化时间分别调整为0小时、48小时，其余同实施例1。比较例3～4铂纳米粒子的制备方法同实施例1，只是将还原前溶液的pH值调整为7.5、8.5，其余同实施例1。比较例5铂纳米粒子的制备方法同实施例1，只是将0.4％(重量)的氯铂酸钾的溶液改为1.0％(重量)的硫氰酸盐溶液，溶液的pH值调整为11，其余同实施例1。表1 不同还原温度下Pt纳米粒子的大小及形状 权利要求1.一种，以氢和重量百分比浓度为0.01～1.5％的铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐溶液为原料，以分子量为3000～8000选自聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或低级脂肪酸为稳定剂，其中稳定剂和铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐形成混合溶液的pH值为7～11，在反应温度为0～50℃，压力为常压条件下进行还原反应，得铂纳米粒子。2.根据权利要求1所述，其特征在于铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐溶液的重量百分比浓度为0.01～1.0％。3.根据权利要求1所述，其特征在于稳定剂选自聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或丙烯酸甲酯。4.根据权利要求1所述，其特征在于反应温度为30～50℃。5.根据权利要求1所述，其特征在于反应前铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐溶液先陈化0.5～48小时。6.根据权利要求1所述，其特征在于混合溶液的pH值控制在9～11。全文摘要本专利技术涉及，主要解决以往技术中存在未涉及制备铂纳米粒子的问题。本专利技术通过采用以分子量为3000～8000选自聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或低级脂肪酸为稳定剂，用氢还原铂酸、铂酸盐或有机铂酸盐溶液的方法，得到铂纳米粒子的技术方案较好地解决了该问题，可用于铂纳米粒子的工业生产中。文档编号B22F9/26GK1765551SQ200410067619公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日专利技术者缪长喜, 谢在库, 陈庆龄 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铂纳米粒子的方法，以氢和重量百分比浓度为０．０１～１．５％的铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐溶液为原料，以分子量为３０００～８０００选自聚乙烯酸、聚丙烯酸、聚丁烯酸或它们的盐或低级脂肪酸为稳定剂，其中稳定剂和铂酸、铂酸盐或硫氰铂酸盐形成混合溶液的ｐＨ值为７～１１，在反应温度为０～５０℃，压力为常压条件下进行还原反应，得铂纳米粒子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：缪长喜，谢在库，陈庆龄，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]