一种铂镓合金纳米颗粒的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种钼镓合金纳米颗粒的制备方法。
【背景技术】
[0002]与体相材料相比，贵金属纳米材料表现出诸多截然不同的物理化学性质，在航天、能源、医药、环保、化工和光电领域显出了广泛的应用前景。研宄表明，贵金属纳米材料的性质与其形貌和尺寸密切相关，人们可以通过控制贵金属纳米材料的形貌结构和尺寸大小来实现对其性能的调控，然而如何实现贵金属纳米材料的可控合成是实现其应用的关键。
[0003]铂作为一种常见的贵金属材料，基于其优异的物理化学性质，在催化领域有着十分广泛的应用，但是铂催化剂在使用时还存在一些问题，例如，铂催化剂是应用最为广泛的电催化剂材料，其高昂的成本和稀缺的资源被普遍视为燃料电池商业化的最大障碍，再加上铂应用于燃料电池时会被一氧化碳或一些其他的污染源毒化导致产生一系列技术上的问题，因此，亟需研宄新型的高性能、低成本的电催化剂材料代替铂作为燃料电池的电极来克服这些制约因素。研宄表明，制备复合催化剂有助于提高铂催化剂的稳定性和反应活性，例如在铂催化剂中添加镓元素作为助剂时，不仅能够显著提高催化剂的反应活性，并且能够改善催化剂的稳定性，通过调节催化剂中镓的含量，能够使得催化剂呈现较好的芳构化、异构化或加氢裂解反应的选择性。现有的制备复合催化剂的方法包括物理混合、活性纳米粒子负载于载体、金属羰基的分解、金属盐的还原以及双金属的共同还原等。然而物理混合方法制备的复合催化剂成分和粒径分布不均匀；负载法制备方法得到催化剂纳米复合程度比较低，重复性差，虽然可以通过后处理增加复合程度，但是会在一定程度上降低催化剂的催化性能和增加工艺成本；化学还原和热分解等方法存在合成机理不清楚、产率较低、重复性差、无法大规模合成等诸多问题。因此开发一种高效制备成分分布均匀、尺寸形貌可控的复合催化剂的方法对铂基催化剂的实际应用具有十分重要的意义。
[0004]有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研宄创新，以期创设一种高效制备铂镓合金纳米颗粒的方法，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种制得的铂镓合金纳米颗粒具有尺寸分布均匀、成分可调、粒径分布窄等优点的铂镓合金纳米颗粒的制备方法。
[0006]本发明的铂镓合金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤:
[0007]I)混合:将乙酰丙酮铂固体粉末和乙酰丙酮镓固体粉末融入不饱和胺中并混匀，得到混合溶液，优选的，不饱和胺为油胺；
[0008]2)反应:在无水无氧环境下加热所述混合溶液，得到反应液；
[0009]3)回收:离心所述反应液、并洗涤回收沉淀，得到铂镓合金纳米颗粒。
[0010]在上述体系中，油胺起到溶剂、还原剂和表面活性剂的三重作用，利用油胺还原性将铂、镓前驱体，在高温下共同还原制备出尺寸可控、成分可调的铂镓合金纳米颗粒。
[0011]油胺又称9-十八烯胺，分子式为CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 7CH2NH2，为C18不饱和胺，无色至淡黄色液体或结晶，刺激性气味，有腐蚀性，熔点18-26°C，沸点348-350°C，密度0.83，不溶于水，溶于乙醇或乙醚。
[0012]乙酰丙酮铂固体粉末为黄色固体粉末，常温常压下稳定，在249-252?融化并分解；乙酰丙酮镓固体粉末为白色固体粉末，在196-198?融化并分解。为了保证反应效果，所述步骤2)中，反应温度为280°C?350°C，反应时间为I?2h，反应气压为11Pa?103Pa。
[0013]具体实验步骤，可采用如下方式:
[0014]I)在手套箱中称取一定量的乙酰丙酮镓固体粉末和乙酰丙酮铂固体粉末于反应器中，，反应器可选用三颈烧瓶，同时移取一定量油胺，摇晃使其混合均匀，制成混合溶液；
[0015]2)将步骤I)中所述配置好的盛有混合溶液的反应器连接至接有氮气的通路中，使用加热套使其升温至280°C?350°C，并维持反应时间为I?2h ;
[0016]3)待反应结束，冷却至室温，然后离心洗涤，使用环己烷作为良溶剂，乙醇作为不良溶剂进行洗涤。
[0017]本发明还提供一种铂镓合金纳米颗粒，由上述方法制得，通过调节乙酰丙酮镓以及乙酰丙酮铂的称取量，来控制得到不同尺寸以及不同成分的铂镓合金纳米颗粒，调节尺寸在4-10nm之间。
[0018]借由上述方案，本发明至少具有以下优点:
[0019]采用一步法，使用油胺溶液作为溶剂、还原剂以及表面活性剂，在氮气环境中，利用油胺的还原作用高温下促进二者的共同还原、成核以及生长。在一个新产品的合成领域，本发明所述的合成铂镓合金纳米颗粒的方法可在短时间内完成，而高温条件下使用氮气保护整个合成体系使得制备过程更加合理，更加容易控制颗粒粒度，该方法不仅大大缩短了铂镓合金纳米颗粒的合成时间，而且所得到的铂镓合金纳米颗粒尺寸均一性良好，并且通过改变铂、镓前驱体的浓度以及比例可有效地调控纳米颗粒的尺寸以及合金中各组分的含量，为铂镓合金纳米颗粒的广泛应用提供了基础。通过本发明所述的方法制得的铂镓合金纳米颗粒具有尺寸分布均匀、成分可调、粒径分布窄等优点，在纳米催化、磁学应用、信息存储、纳米医学、生物传感、以及光热技术等领域展现出了巨大的应用潜力。
[0020]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例四中铂镓合金纳米颗粒的X射线粉末衍射谱图；
[0022]图2是本发明实施例四中铂镓合金纳米颗粒不同放大倍数下的的透射电子显微镜图；
[0023]图3是本发明实施例四中铂镓合金纳米颗粒透射电镜元素映射谱图；
[0024]图4是本发明实施例五多种铂镓合金纳米颗粒的X射线粉末衍射谱图；
[0025]图5是本发明实施例五多种铂镓合金纳米颗粒的透射电子显微镜图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027]实施例一
[0028]本发明一较佳实施例所述的一种铂镓合金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤:
[0029]I)混合:在手套箱中称取0.0073g乙酰丙酮镓固体粉末和0.0079g乙酰丙酮铂固体粉末于反应器中，反应器可选用三颈烧瓶，同时移取40mL油胺加入其中，摇晃使其混合均匀，制成混合溶液；
[0030]2)反应:将步骤I)中所述配置好的盛有混合溶液的反应器连接至接有氮气的通路中，使用加热套使其升温至280°C?350°C，并维持反应时间为I?2h ;
[0031]3)回收:待反应结束，冷却至室温，然后离心洗涤，使用环己烷作为良溶剂，乙醇作为不