专利名称：：含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
：本发明属于纳米材料制备
技术领域：
，特别涉及一种含铂纳米团簇的二氧化锆纳米薄膜及其制备方法和用途。
背景技术：
：当前，全球性的生态环境危机日益严重，其中氮氧化合物所造成的大气污染及其影响尤其严重。目前氮氧化物主要来自机动车尾气，机动车尾气中的其它污染物还包括碳氢化物、一氧化碳等。随着人类生活的现代化和都市化，机动车的使用越来越普及，尾气的排放量越来越大。因此，催化反应消除机动车尾气污染成为被广泛研究的一个热点。三效催化剂(TWC)是目前国际上广泛采用的治理机动车尾气的最佳手段，可使汽车排污减少90%以上，基本满足现行法规的严格要求。但由于TWC的主要活性物是Pt、Pd和Rh，负载量约为1.774.95g/L。此类金属不仅价格昂贵，而且在地球上的储藏量也很有限，根本不能满足全世界机动车尾气净化的需求。另外，在高温下，贵金属纳米粒子会发生团聚，导致催化活性显著降低。载体的比表面积降低也导致活性降低。因此，如何大幅度降低贵金属的用量、提高催化活性、提高催化剂抗高温团聚的能力和载体的高温稳定性是当前亟待解决的关键问题。催化材料在环境、化工、能源、材料制造等领域具有广泛的应用，是许多重要化学过程不可或缺的材料。如机动车尾气净化催化材料、加氢催化材料、燃料电池催化材料等在这些领域中发挥着重要的作用。催化材料及其制备新技术的开发和应用一直是催化剂研究的热点。催化剂的核心，也就是贵金属活性组分的高比表面积、在载体表面的均匀高分散性对催化剂的研究和开发具有重要意义。活性组分的高度分散不仅可以大大降低催化剂活性金属组份的使用量，而且有利于活性组分与载体表面之间的相互作用的调控及催化剂热稳定性的提高。在这方面，国内外科研人员做了大量的工作。如郝玉芝等报道了通过耐氨酸盐酸盐与H2PdCl4进行络合反应，再浸渍或离子交换在无机载体上，络合物经热分解，形成纳米金属Pd/载体催化剂(郝玉芝，卜显和，发明专利申请号200510016271.7，申请日2005.3.7)。蔡万煜等通过溶液中成核，然后吸附于活性碳的方法制备了铂炭加氢催化剂(蔡万煜，发明专利申请号200310118982.6，申请日2003.11.26)。沈培康等采用微波方法在炭黑上负载了铂纳米粒子(沈培康，填植群，谢芳艳，发明专利号02115377.9)。邢巍等以活性炭为载体制备了粒径为4±0.5纳米的铂纳米粒子(邢巍，李旭光，陆天虹，发明专利号02118282.5)。崔作林等用物理蒸发冷凝法制备了平均粒径为30纳米的NiPd超微粒子(崔作林，张志坤，董立峰，发明专利号94115078.X)。丁连会等将2050纳米的镍粒子负载在氧化铝上制备了加氢催化剂(丁连会，胡永康，发明专利号01133372.3)。贺振富等在添加了镧、锆、铈、钇、镨的氧化铝上负载贵金属活性组分制备了一种热稳定性和活性较好的汽车尾气净化催化剂(贺振富，邵潜，景振华，达志坚，段启伟，沈宁元，发明专利号02103902.X)。安立敦等通过用HAuCl4溶液浸渍球形氧化铝载体、碱处理、还原，制备了对CO具有低温氧化催化活性的催化剂(安立敦，齐世学，索掌怀，翁永根，邹旭华，发明专利号03138786.1)。关乃佳等在含堇青石的复合载体上负载Cu、Ag、La等制备了用于汽车尾气处理的催化剂(关乃佳，李兰东，刘书亮，李德新，发明专利号03120993.9。邢巍等通过用活性炭吸附铂、钌氯化物或溴化物，然后用氢气还原获得了负载有粒径为3士0.5纳米的铂粒子的直接甲醇燃料电池纳米电催化剂(邢巍，薛新忠，刘长鹏，陆天虹，发明专利号03148600.2)。邢巍等在活性炭上吸附贵金属盐，然后还原，制备了粒径为4士0.5纳米铂一元或铂一钌二元燃料电池阳极催化剂(邢巍，杜荣兵，陆天虹，发明专利号01118253.9)。石瑶等用炭材料吸附氯铂酸，用甲醛还原制得含粒径3.611.7纳米铂纳米粒子的质子膜燃料电池用纳米铂催化剂(石瑶，邓红梅，严小敏，陈晓枫，柳后田，发明专利号01126184.6)。Chan-hoPak等先制备了Pt/BaO-Si02-Al20:,，Rh/BaO-Si02-AL03及其复合体用于汽车尾气处理(Chan-hoPak,etal，USPatent,PatentNumber:5,916,839)。Sang-cheolPark等报到了能吸附氮的氧化物的催化剂载体BaMnOVAlA,CaMn03/Al203(Sang-cheolPark,etal，USPatent,PatentNumber:5，906，958)。C.-J.Zhong等制备了炭担载的PtVFe合金纳米粒子，显示良好的氧还原反应催化能力(C,J.Zhong,etal，USPatent,PatentNumber:7053021)。他们还先制备双金属AuPt纳米粒子，然后组装到碳黑或碳黑/Ti02上，得到良好的燃料电池正负催化电极(C,J.Zhong,etal，USPatent,PatentNumber:US2006178260)。RokickiAndrzej等制备了用于加氢催化的IrxPdyMz催化剂(RokickiAndrzej，etal，USPatent,PatentNumber:US2006178262)。ChaJennifer等用纳米粒子组装各种微结构，并预测这些微结构在催化方面具有应用前景(ChaJennifer,etal，USPatent,PatentNumber:US2003082237)。VBUkraintsev等先合成零价钯，然后将之沉淀在纳米级碳黑上，制得含Pd加氢催化剂(VBUkraintsev，etal，RussianPatent,PatentNumber:RU2258561)。贺军辉等制备了Pd-Ag核壳纳米粒子，其显示出远高于商品催化剂的加氢催化活性(贺军辉等，USPatent,PatentNumber:2003047028，)。AdzicRadoslav等制备了Pt及其合金包覆的Pd和Pd合金粒子,并将之应用于燃料电池(AdzicRadoslav，etal，USPatent,PatentNumber:US2006135359)。MONSANTO公司开发了一个过程来用钌等降低机动车尾气中氮氧化物的排放量(MONSANTO,Patent,PatentNumber:GB1425481)。尽管通过研究人员的不懈努力，这些催化材料的效率、循环使用稳定性、贵重金属组分含量和经济成本等均有不同程度的提高，但传统的设计、制备方法和技术在进一步大幅度提高这些催化材料的性能方面难有作为。随着纳米技术的兴起和迅速发展，为大幅度提高催化材料的性能提供了新的机遇。与环境保护、化工、能源和材料制造有关的重要催化材料成为科学家争相研究开发的领域，其中，机动车尾气净化催化材料、燃料电池催化材料、加氢催化材料等尤为引人注目。另一方面，将贵金属纳米粒子负载于载体上制成催化剂，也是贵金属纳米材料的最重要应用之一。目前的主要研究趋势是在纳米尺度设计催化材料的结构，最大限度地利用每一个活性原子或位点，同时最大限度地提高催化材料循环利用稳定性。最近，贺军辉等在银纳米粒子上沉积钯原子层，成功地研究出催化效率高于国际商品钯黑催化剂367倍的加氢催化材料(J.He,etal，/.血.C力e瓜^c.2003，凤1103411040)。Zhao等将铂团簇(clusters)沉积在金纳米粒子上，提高了铂催化材料的效率(D.Zhao,etal,^^ew,C/e瓜/M.2006，4549554959)。贺军辉等开发出了利用原位生成的镍纳米粒子大规模制备多壁碳纳米管球的新技术，并成功地将超细铂纳米粒子大量负载在碳纳米管球上(贺军辉等，发明专利，专利申请号200510130314.4，申请日2005.12.09;X.Chen,J.He，etal，/.C/e瓜Aacc印ted)。Yan等通过使用非氧化物基质制备了超稳定的金纳米催化材料(W.Yan，S.Brown,etal，C力e瓜/W.2006，^5"，36143618)。Rolison等注意到铂钌黑中水化钌氧化物的重要作用，Cao等则制备了复合铂/水化钌氧化物/碳纳米管催化材料，并研究了其在甲醇直接电化学氧化中的性能(L.Cao,F.Scheiba,etal，7/^.fc/.2006，45,53155319)。
发明内容本发明的目的之一是提供一种金属纳米粒子的结构设计，以提高金属纳米粒子催化材料的比表面积和催化活性。本发明的目的之二是提供一种含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜，其中铂纳米粒子具有尺寸小、尺寸分布窄、稳定性高的特点。本发明的目的之三是提供含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的制备方法，该制备方法工艺简单、成本低。本发明的目的之四是提供含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的用途。本发明是以四丁氧基锆(Zr(OBu)4)和二乙氧基镁(Mg(OEt)2)为反应物，通过在基材表面溶胶—凝胶反应层层组装形成纳米超薄膜。经过无机酸、无机碱处理，其中的镁离子被钠或钾离子取代，在二氧化锆纳米超薄膜中形成离子交换中心；进一步通过离子交换，在二氧化锆纳米超薄膜中引入铂离子；用低温氢等离子体处理含铂离子的二氧化锆纳米超薄膜，获得含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜。本发明的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜，其中二氧化锆以四角形纳晶形式存在，铂纳米粒子的尺寸在0.15纳米，尺寸分布在0.10.7纳米，铂纳米粒子的晶型属于立方晶系；薄膜中铂纳米粒子的含量为铂与薄膜主要成份锆的摩尔比为1:21:10，含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的厚度为l100纳米。本发明的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜可在以石英基片为基材的表面获得；或在以二氧化锆粉体为基材的表面获得，其得到的是包覆有含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的二氧化锆粉体。本发明可通过调控薄膜中的铂纳米粒子的粒径来获得期望的铂纳米粒子的表面铂原子数与总铂原子数的比例。本发明提供的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜及其制备方法与机理取四丁氧基锆加入到二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液中，搅拌，制得含四丁氧基锆和二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液；然后通过在基材表面溶胶一凝胶层层组装得到二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜。经过无机酸(如盐酸、硫酸、硝酸等)、无机碱(如氢氧化钠，氢氧化钾)处理，其中的镁离子被碱溶液中的钠或钾离子取代，在二氧化锆纳米薄膜中形成离子交换中心。进一步通过110小时离子交换，可在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子。用低温氢等离子体处理含铂离子的二氧化锆纳米薄膜，获得含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜。该纳米薄膜在常温至500摄氏度之间非常稳定，铂纳米粒子的尺寸和尺寸分布在加热(如在500摄氏度)情况下基本不变。即使退火温度高达900摄氏度，铂纳米粒子的尺寸和尺寸分布也只发生较小的增加，表现出良好的热稳定性。所述的基材为石英基片或二氧化锆粉体，当用二氧化锆粉体作为基材时，经上述步骤用含铂离子的二氧化锆纳米薄膜包覆二氧化锆粉体，得到包覆有含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的二氧化锆粉体。本发明的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的制备方法包括以下步骤(1).在室温下取0.0050.05克二乙氧基镁溶于515mL2—乙氧基乙醇(2-ethoxyethano1)中，磁力搅拌制得二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液；(2).将0.11克四丁氧基锆加入到步骤(l)得到的二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液中，磁力搅拌制得含四丁氧基锆和二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液；(3).将基材浸入步骤(2)制得的含四丁氧基锆和二乙氧基镁的乙氧基乙醇溶液110分钟，取出后用甲苯洗涤两次，用氮气吹干后，置于空气中24分钟以上；重复步骤(3)过程520次左右，直至得到所需的二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜；(4).将步骤(3)得到的沉积有二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜的基材浸入pH值为25的无机酸水溶液中(如盐酸、硫酸、硝酸溶液)1030分钟，然后用去离子水洗涤2次，每次15分钟，用氮气吹干后，浸入pH值为912的无机碱水溶液中(如氢氧化钠、氢氧化钾溶液)1030分钟，然后用去离子水洗涤2次，每次15分钟，再用氮气吹干，得到具有离子交换中心的二氧化锆纳米薄膜；(5).将0.0050.05gPtCU溶于110mL的去离子水中制得一定浓度的PtCU水溶液；(6).将步骤(4)得到的具有离子交换中心的二氧化锆纳米薄膜浸入步骤(5)制得的一定浓度的PtCU水溶液中110小时，通过离子交换，在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子，然后用去离子水洗涤3060秒，并用氮气吹干；(7).将步骤(6)得到的基材置于低温氢等离子体环境中处理50300秒，最后得到含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜。所述的基材为石英基片或二氧化锆粉体，当用二氧化锆粉体作为基材时，经上述步骤用含铂离子的二氧化锆纳米薄膜包覆二氧化锆粉体，得到包覆有含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的二氧化锆粉体。在选用石英基片作为基材时，可将石英基片在质量浓度为96%的浓硫酸中浸泡一段时间后，用去离子水洗涤3次，每次1分钟，用氮气吹干，将该石英基片浸入0.51.5wt。/。的氢氧化钾乙醇-水(v/v=3/2)溶液中110分钟，用去离子水洗涤3次，每次1分钟，再用氮气吹干，得到清洁的石英基片。本发明的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜和包覆有含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的二氧化锆粉体的用途，其特征是能够作为化学合成、环境净化用催化剂(如不饱和双键催化加氢等)、机动车尾气催化净化器用三效催化剂，室内催化降解污染物涂层等(如催化去除室内甲醛等)。本发明的制备方法可对铂纳米粒子的尺寸和尺寸分布，及薄膜厚度进行设计和调控，既可用于涂覆平面，又可用于涂覆曲面，采用低温等离子体还原金属离子，可防止金属离子的损失和薄膜的破坏，所形成的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜具有良好的热稳定性，可作为催化剂、催化薄膜或涂覆在其它载体上形成各种催化功能材料。图1.本发明实施例1纳米粒子的表面铂原子数与总铂原子数的比例与纳米粒子的直径的依赖关系。图2.本发明实施例2含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜的低分辨透射电镜像、尺寸分布棒状图、电子衍射环和高分辨透射电镜像；其中图2a为所观察到的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜；图2b为铂纳米粒子的分布柱状图，铂纳米粒子的粒径和粒径分布为1.4±0.4纳米；图2c为铂纳米粒子的电子衍射图2d为铂纳米粒子及二氧化锆薄膜的原子分辨像。图3.本发明实施例3含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜的X—射线光电子能谱。图4.本发明实施例4含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜中的铂纳米粒子的尺寸和尺寸分布与加热温度的依赖关系一热稳定性。图5.本发明实施例5包覆有含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜的二氧化锆粉体的透射电镜像。具体实施方式实施例1.从铂原子的半径(1.39埃，1埃=10—1()米)出发计算一定直径的铂纳米粒子所含的表面原子数(Ns)和总原子数(NT)，进一步计算铂纳米粒子的表面铂原子数与总铂原子数的比例。计算结果如表l所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在二维坐标上钼纳米粒子的表面原子数与总原子数的比例和铂纳米粒子的粒径关系如图1所示，随着铂纳米粒子的粒径减小，其表面原子数与总原子数的比例急剧增加。实施例2.在室温下取0.0114克二乙氧基镁溶于10mL2—乙氧基乙醇(2-ethoxyethanol)中，磁力搅拌制得10mM二乙氧基镁的2_乙氧基乙醇溶液。将0.4385克四丁氧基锆加入到10mM二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液中，磁力搅拌制得含100mM四丁氧基锆和10mM二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液。将石英基片在质量浓度为96%的浓硫酸中浸泡一段时间后，用18.2兆欧的超纯水洗漆3次，每次1分钟，用氮气吹干，将该石英基片浸入1wt%的氢氧化钾乙醇-水(v/v=3/2)溶液中5分钟，用18.2兆欧的超纯水洗涤3次，每次1分钟，再用氮气吹干。将清洁过的石英基片浸入10mL含100mM四丁氧基锆和10mM二乙氧基镁的乙氧基乙醇溶液3分钟，取出后用甲苯洗涤2次共1.5分钟，用氮气吹干后，置于空气中24分钟以上，重复上述过程8次得到二氧化锆和氧化镁复合纳米超薄膜。将得到的沉积有二氧化锆和氧化镁复合纳米超薄膜的石英基片浸入pH值为4的盐酸水溶液中20分钟，然后用18.2兆欧的超纯水洗涤2次，每次1分钟，用氮气吹干后，浸入pH值为10的氢氧化钾水溶液中20分钟，然后用18.2兆欧的超纯水洗涤2次，每次1分钟，再用氮气吹干，得到具有离子交换中心的二氧化锆纳米超薄膜。将得到的具有离子交换中心的二氧化锆纳米超薄膜浸入10mM的PtCU水溶液(将0.0169gPtCU溶于5mL18.2兆欧的超纯水中制得10mM的PtCU水溶液)中4小时，然后用18.2兆欧的超纯水洗涤3060秒，并用氮气吹干。将得到的石英基片置于低温氢等离子体环境中处理150秒，最后得到含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜。将含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜转移到透射电镜用涂有SiOx薄膜的金网格上，真空干燥，然后在日本电子的JEOLJEM-2100F高分辨透射电子显微镜上观察。图2a为所观察到的大约厚30纳米的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜，铂纳米粒子的晶型属于立方晶系，二氧化锆以四角形纳晶形式存在。图2b为铂纳米粒子的分布柱状图，铂纳米粒子的粒径和粒径分布为1.4±0.4纳米。图2c为铂纳米粒子的电子衍射图，图2d为铂纳米粒子及二氧化锆薄膜的原子分辨像。实施例3.将实施例2制备的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜在美国ThermoElectronCo的ESCALAB250X-射线光电子能谱仪(VG)上观察，所用X-射线为AlKot(1486.6eV)，所采用的能量为15kVand20mA。分析室的压力为10—8Pa。平滑化、去除背景和谱峰拟合采用VG分析软件包ECLIPS进行。所有的谱峰均以CIs(285eV)为标准进行校正。所得含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜的X-射线光电子能谱如图3所示。实施例4.将实施例2制备的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米超薄膜放入氧化铝坩埚，一并置于KDFS-70马弗炉中，以2开尔文/分钟的升温速率分别加热到500摄氏度、700摄氏度和900摄氏度，并保持在这些温度5小时，然后自然冷却。所得的样品按实施例2所述方法在JEOLJEM-2100F高分辨透射电子显微镜上观察。用统计的方法获得铂纳米粒子的粒径和粒径分布，并将这些结果对温度作图，得到图4。可见该纳米超薄膜在常温至500摄氏度之间非常稳定，铂纳米粒子的尺寸和尺寸分布在加热情况下基本不变。即使退火温度高达900摄氏度，铂纳米粒子的尺寸和尺寸分布也只发生较小的增加，表现出良好的热稳定性。在化学合成、环境净化用催化剂、机动车尾气催化净化器用三效催化剂以及室内催化降解甲醛污染物涂层等应用方面，纳米粒子的稳定性至关重要，关系到其效率、循环使用寿命等，本实施例针对机动车尾气催化净化器用三效催化剂所遇到的温度环境，实现了在高温下铂纳米粒子的稳定化。实施例5将0.2002克二氧化锆粉体与1mL含100mM四丁氧基锆和10mM二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液混合，剧烈摇动后，放置。4小时后，将该样品在10000转/分钟的转速下离心分离1分钟，并用1mL甲苯洗涤4分钟，共洗涤2次。真空干燥后，将该样品在空气中暴露26小时。然后，用pH值为4的硫酸水溶液浸泡样品1小时，用1mL18.2兆欧的超纯水洗涤2次，每次4分钟。之后，用pH值为10的氢氧化钠水溶液浸泡样品1小时，用18.2兆欧的超纯水洗涤2次，每次4分钟。所得产物真空干燥17小时后，与1mL10mM的PtCl4水溶液混合。放置4小时后，用1mL18.2兆欧的超纯水洗涤4分钟后，真空干燥，得到浅黄色的产物。用氢等离子体处理该样品IO分钟，得到浅黄色粉体产品，产率为93%。所得产品用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、电子衍射和能量分散谱(EDS)等观察和测量，图5为其透射电子显微镜照片。该薄膜大约厚4纳米，铂纳米粒子的晶型属于立方晶系，二氧化锆以四角形纳晶形式存在，铂纳米粒子的粒径和粒径分布为1.4±0.4纳米。权利要求1.一种含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜，其特征是该薄膜中的二氧化锆以四角形纳晶形式存在，铂纳米粒子的尺寸在0.1～5纳米，尺寸分布在0.1～0.7纳米，铂纳米粒子的晶型属于立方晶系；薄膜中铂纳米粒子的含量为铂与薄膜主要成份锆的摩尔比为1∶2～1∶10。2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征是所述的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜是包覆在二氧化锆粉体表面。3.根据权利要求1或2所述的薄膜，其特征是所述的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的厚度为1100纳米。4.根据权利要求1或2所述的薄膜，其特征是通过调控薄膜中的铂纳米粒子的粒径能够获得期望的铂纳米粒子的表面钼原子数与总铂原子数的比例。5.根据权利要求3所述的薄膜，其特征是通过调控薄膜中的铂纳米粒子的粒径能够获得期望的铂纳米粒子的表面钼原子数与总铂原子数的比例。6.—种根据权利要求15任一项所述的薄膜的制备方法，其特征是取四丁氧基锆加入到二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液中，搅拌，制得含四丁氧基锆和二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液；然后通过在基材表面溶胶一凝胶层层组装得到二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜；经过无机酸、无机碱处理，其中的镁离子被碱溶液中的钠或钾离子取代，在二氧化锆纳米薄膜中形成离子交换中心；通过离子交换，在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子，用低温氢等离子体处理含铂离子的二氧化锆纳米薄膜，获得含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜。7.根据权利要求6所述的方法，其特征是(1).取0.0050.05克二乙氧基镁溶于515mL2—乙氧基乙醇中，磁力搅拌制得二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液；(2).将0.11克四丁氧基锆加入到步骤(1)得到的二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液中，磁力搅拌制得含四丁氧基锆和二乙氧基镁的2—乙氧基乙醇溶液；(3).将基材浸入步骤(2)制得的含四丁氧基锆和二乙氧基镁的乙氧基乙醇溶液中，取出后用甲苯洗涤，吹干，置于空气中；重复步骤(3)，直至得到所需的二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜；(4).将步骤(3)得到的沉积有二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜的基材浸入pH值为25的无机酸水溶液中1030分钟，然后用去离子水洗涤，吹干，浸入pH值为912的无机碱水溶液中1030分钟，然后用去离子水洗涤，吹干，得到具有离子交换中心的二氧化锆纳米薄膜；(5).将0.0050.05gPtCU溶于110mL的去离子水中制得PtCU水溶液；(6).将步骤(4)得到的具有离子交换中心的二氧化锆纳米薄膜浸入步骤(5)制得的PtCU水溶液中，通过离子交换，在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子，然后用去离子水洗涤，吹干；(7).将步骤(6)得到的基材置于低温氢等离子体环境中处理，最后得到含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征是所述的基材为石英基片或二氧化锆粉体；当用二氧化锆粉体作为基材时，得到包覆有含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的二氧化锆粉体。9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征是所述的在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子的离子交换时间是110小时。10.—种根据权利要求15任一项所述的薄膜的用途，其特征是该薄膜能够作为化学合成、环境净化用催化剂、机动车尾气催化净化器用三效催化剂，室内催化降解甲醛污染物涂层。全文摘要本发明属于纳米材料制备
技术领域：
，特别涉及一种含铂纳米团簇的二氧化锆纳米薄膜及其制备方法和用途。本发明是以四丁氧基锆和二乙氧基镁为反应物，通过表面溶胶—凝胶反应，层层组装形成纳米薄膜；经过酸、碱处理和离子交换得到含铂离子的二氧化锆薄膜。用低温氢等离子体处理该薄膜获得含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜。本发明的方法可对纳米粒子的尺寸和尺寸分布、薄膜厚度进行设计和调控，可用于涂覆平面和曲面，采用低温等离子体，可防止铂组份的损失和薄膜的破坏；制得的含铂纳米粒子的二氧化锆薄膜为纳晶薄膜，铂纳米粒子在高温下表现出良好的热稳定性。本发明的技术可用于制备资源节约型高效汽车尾气催化净化器、室内催化降解污染物涂层等。文档编号C01G25/02GK101190803SQ20061011475公开日2008年6月4日申请日期2006年11月22日优先权日2006年11月22日发明者国武丰喜,武藤惠美,贺军辉申请人:中国科学院理化技术研究所