铂合金纳米核壳立方体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料的制备技术领域，具体涉及铂合金纳米核壳立方体及其制备方法。
【背景技术】
[0002]贵金属纳米材料，特别是铂基纳米材料，由于其独特的物理化学性质在催化等很多领域都有广泛的应用前景。但是贵金属的储量稀少且价格昂贵，人们把目光转移到提高它们的使用效率上来，例如将铂等贵金属与非贵金属结合制备成双金属纳米催化剂，不但大幅减少了贵金属用量，并且利用双金属间的电子转移作用产生协同效应。
[0003]随着纳米技术研究的不断深入，人们发现将两种或多种纳米结构结合起来，将体现出优异的物理和化学性质。其中最典型的当属核壳纳米结构。通过化学键或其它相互作用将壳层物质在核表面有序组装后，不但可以将核与壳的多种功能结合在一起，还能在界面上产生协同作用。因此，核壳纳米结构比单一成分的纳米粒子具有更加丰富和优异的性能，在医学、生物、催化等领域有着重要的应用前景。
[0004]对于铂钴二元体系的纳米粒子，以往报道大部分为组分均匀的合金颗粒，包括立方体，八面体，枝状粒子等形貌，关于铂钴核壳立方体型双金属纳米粒子的制备，国内外尚无报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种铂合金纳米核壳立方体及其制备方法。铂合金纳米核壳立方体的核由花状铂合金粒子构成，壳由钴、镍或铁单质构成，分散性好，成分可控，有磁性，易于收集；本发明还提供了一种铂合金纳米核壳立方体的制备方法，采用一锅法油胺体系，通过调控金属前驱体的比例和反应时间及温度，得到组分不同的铂合金纳米核壳立方体，所用试剂无毒，方法简单，易于操作。
[0006]为了实现上述目的及其他相关目标，本发明提供一种铂合金纳米核壳立方体，所述铀合金包括金属铀及第二金属，所述铀合金纳米核壳立方体包含内核及包覆在所述内核外围的外壳，所述内核为花状铂合金粒子内核，所述外壳为第二金属单质外壳。
[0007]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的一种优选方案，所述第二金属为钴，所述花状铂合金粒子内核为铂钴花状合金粒子内核，所述外壳为钴单质外壳。
[0008]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的一种优选方案，所述第二金属为镍，所述花状铂合金粒子内核为铂镍花状合金粒子内核，所述外壳为镍单质外壳。
[0009]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的一种优选方案，所述第二金属为铁，所述花状铂合金粒子内核为铂铁花状合金粒子内核，所述外壳为铁单质外壳。
[0010]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的一种优选方案，所述铂合金纳米核壳立方体的尺寸为20nm?40nm ;所述外壳的厚度为2nm?5nm。
[0011]本发明还提供一种铂合金纳米核壳立方体的制备方法，所述的铂合金纳米核壳立方体的制备方法包括如下步骤:
[0012]I)在惰性气体的保护下，将乙酰丙酮铂、乙酰丙酮金属化合物、烷基胺和烷基酸同时加入反应容器中进行均匀化处理，得到混合均匀的第一混合溶液；
[0013]2)将步骤I)得到的所述第一混合液迅速转移到高温油浴中，保温预定时间后，通入还原气体进行反应，得到黑色悬浊液；
[0014]3)将步骤2)得到的所述黑色悬浊液依次进行有机溶剂清洗、磁分离及真空干燥，即得到铀合金纳米核壳立方体。
[0015]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤I)中，所述乙酰丙酮金属化合物为乙酰丙酮钴、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮铁。
[0016]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤I)中，均匀化处理的温度为100°C?150°C，均匀化处理的时间为5min?30min。
[0017]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤I)中，所述烷基胺为油胺、十二胺、十六胺等中的一种或几种。
[0018]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤I)中，所述烷基酸为油酸、十八酸、月桂酸中的一种或几种。
[0019]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤I)中，所述乙酰丙酮铂与所述乙酰丙酮金属化合物的摩尔比为1:4?1:2。
[0020]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤2)中，所述高温油浴的温度为220°C?235°C，所述预定时间为2min?8min。
[0021]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤2)中，所述还原气体为一氧化碳，所述还原气体的流速为100mL/min?300mL/min。
[0022]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤2)中，所述通入还原气体进行反应的时间为20min?Ih。
[0023]作为本发明的铂合金纳米核壳立方体的制备方法的一种优选方案，所述步骤3)中，所述有机溶剂为乙醇、氯仿、正己烷、丙酮等中的一种或几种。
[0024]本发明的铂合金纳米核壳立方体及其制备方法具有如下有益效果:铂合金纳米核壳立方体的核由花状铂合金粒子构成，壳由钴、镍或铁单质构成，分散性好，成分可控，有磁性，易于收集；本发明还提供了一种铂合金纳米核壳立方体的制备方法，采用一锅法油胺体系，通过调控金属前驱体的比例和反应时间及温度，得到组分不同的铂合金纳米核壳立方体，所用试剂无毒，方法简单，易于操作。
【附图说明】
[0025]图1显示为本发明实施例1中制备的铂钴纳米核壳立方体粒子的??Μ图。
[0026]图2显示为本发明实施例1中制备的铂钴纳米核壳立方体粒子的高分辨TEM图。
【具体实施方式】
[0027]现将本发明的具体实施例叙述于后。下述实施例仅用以对本发明的具体说明，而不对本发明的范围做任何限制，任何熟悉此项技术的人员可以轻易实现修改和变化均包括在本发明及所附权利要求范围之内。
[0028]实施例1
[0029]称取0.017mmol乙酰丙酮铂和0.05mmol乙酰丙酮钴放入三口烧瓶中，加入8ml的油胺和2mL油酸，在氩气保护下于130°C加热搅拌混合5min，得第一混合溶液A。将第一混合溶液A迅速转移到225°C的油浴锅中，温度稳定5min后，通入一氧化碳反应30min，得到黑色悬浊液B。冷却到室温后用氯仿清洗三次，在60°C下真空干燥过夜，得到铂钴纳米核壳立方体。
[0030]附图1为制备的铂钴纳米核壳立方体粒子的TEM图，附图2为制备的铂钴纳米核壳立方体粒子的高分辨TEM图，由图1及图2可知，得到的所述铂钴纳米核壳立方体粒子粒径大小在20?40nm，其中，由单质钴组成的壳层的厚度为2?5nm，所述铀钴纳米核壳立方体分散性好，成分可控，有磁性，易于收集。
[0031]实施例2
[0032]称取0.02mmol乙酰丙酮铂和0.05mmol乙酰丙酮钴放入三口烧瓶中，加入8ml的油胺和2mL油酸，在氩气保护下于130°C加热搅拌混合5min，得第一混合溶液A。将第一混合溶液A迅速转移到220°C的油浴锅中，温度稳定5min后，通入一氧化碳反应30min，得到黑色悬浊液B。冷却到室温后用氯仿清洗三次，在60°C下真空干燥过夜，得到铂钴纳米核壳立方体。本实施例中得到的所述铂钴纳米核壳立方体与实施例1得到的所述铂钴纳米核壳立方体具有相似的结构形态及特性。
[0033]实施例3
[0034]称取0.017mmol乙酰丙酮铂和0.05mmol乙酰丙酮钴放入三口烧瓶中，加入8ml的十八胺和2mL油酸，在氩气保护下于140°C加热搅拌混合5min，得第一混合溶液A。将第一混合溶液A迅速转移到230°C的油浴锅中，温度稳定5min后，通入一氧化碳反应40min，得到黑色悬浊液B。冷却到室温后用氯仿清洗三次，在60°C下真空干燥过夜，得到铂钴纳米核壳立方体。本实施例中得到的所述铂钴纳米核壳立方体与实施例1得到的所述铂钴纳米核壳立方体具有相似的结构形态及特性。
[0035]实施例4
[0036]称取0.017mmol乙酰丙酮铂和0.05mmol乙酰丙酮钴放入三口烧瓶中，加入8ml的油胺和2mL油酸，在氩气保护下于150°C加热搅拌混合5min，得第一混合溶液A。将第一混合溶液A迅速转移到225°C的油浴锅中，温度稳定5min后，通入一氧化碳反应30min，得到黑色悬浊液B。冷却到室温后用氯仿清洗三次，在60°C下真空干燥过夜，得到铂钴纳米核壳立方体。本实施例中得到的所述铂钴纳米核壳立方体与实施例1得到的所述铂钴纳米核壳立方体具有相似的结构形态及特性。
[0037]实施例5
[0038]称取0.01