一种超细铜铂合金纳米线及其制备方法与流程

本发明涉及铂基合金及其制备方法。

技术背景

铂基纳米材料在燃料电池、传感器、石油化工和汽车工业等方面表现出良好的催化活性，因而受到人们广泛的关注。然而铂元素的实际存储量很低、使用成本非常高。故而，降低成本、提高反应效率成为了铂基纳米材料的研究重点。科学家们通过引入非贵金属制备铂基合金催化剂在降低铂的用量的同时，提高了催化活性和稳定性。

为了进一步提高催化活性，科学家对可控形成大量不同尺寸、形状、结构和组成的铂基合金催化剂进行了广泛的研究。到目前为止，已经明确制备的铂基合金纳米颗粒有球形、立方体形、八面体形等，由于颗粒形状、结构不同，催化剂的性能能也不同，比如持久性和热力学稳定性等，目前尚无纳米线状铂基纳米材料的报道。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的铂基合金纳米颗粒形状有限的技术问题，而提供一种超细铜铂合金纳米线及其制备方法。

本发明的超细铜铂合金纳米线的直径为3nm～5nm，长度为1.5μm～3μm。

该超细铜铂合金纳米线可以通过改变前驱体的用量得到不同铜铂比例的超细铜铂纳米线，且这些不同铜铂比例的超细铜铂纳米线具有相同的形貌和结构。

本发明的超细铜铂合金纳米线的制备方法，按以下步骤进行：

一、按乙酰丙酮铂、六羰基钼和十六烷基三甲基氯化铵(ctac)的质量比为1：(0.25～0.75)：(1.5～2)称取乙酰丙酮铂、六羰基钼和ctac并溶解在油胺中，得到铂油胺溶液；将乙酰丙酮铜溶解在油胺中，得到铜油胺溶液；其中乙酰丙酮铂与乙酰丙酮铜的物质的量的比为1：(0.3～3)；

二、在氮气保护下，将铂油胺溶液以4～8℃/min的升温速率升温至155～170℃并保温1～1.5h，然后在搅拌条件下，逐滴滴加铜油胺溶液，滴加完毕后，以4～8℃/min的升温速率升温至210～230℃保温2～4h，在氮气保护下自然冷却至室温；

三、反应产物用正己烷与乙醇按体积比为1：(3～5)的混合液洗涤，离心分离后，得到超细铜铂合金纳米线。

本发明采用有机热法液相合成一维超细的铜铂合金纳米线，纳米线的纵横比达到300～1000；通过改变六羰基钼的用量改变铜铂纳米线的长度。本发明制备的铜铂合金纳米线的纯度高，晶型好，且可控，重现性较佳，同时该材料有效的提高材料的比表面积，从而增加了材料的活性位点，因此有助于提高材料的性能。该材料在燃料电池、传感器、石油化工和汽车工业等方面表现出优秀的催化活性，具有潜在的应用价值。

本发明的制备方法具有工艺过程简单、经济成本低等优点，易于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备的铜铂合金纳米线的低倍tem照片；

图2为实施例1制备的铜铂合金纳米线的高倍tem照片；

图3为实施例1制备的铜铂合金纳米线的xrd谱图；

图4为实施例2制备的铜铂合金纳米线的tem照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的超细铜铂合金纳米线的直径为3nm～5nm，长度为1.5μm～3μm。

具体实施方式二：具体实施方式一所述的超细铜铂合金纳米线的制备方法，按以下步骤进行：

一、按乙酰丙酮铂、六羰基钼和十六烷基三甲基氯化铵(ctac)的质量比为1：(0.25～0.75)：(1.5～2)称取乙酰丙酮铂、六羰基钼和ctac并溶解在油胺中，得到铂油胺溶液；将乙酰丙酮铜溶解在油胺中，得到铜油胺溶液；其中乙酰丙酮铂与乙酰丙酮铜的物质的量的比为1：(0.3～3)；

二、在氮气保护下，将铂油胺溶液以4～8℃/min的升温速率升温至155～170℃并保温1～1.5h，然后在搅拌条件下，逐滴滴加铜油胺溶液，滴加完毕后，以4～8℃/min的升温速率升温至210～230℃保温2～4h，在氮气保护下自然冷却至室温；

三、反应产物用正己烷与乙醇按体积比为1：(3～5)的混合液洗涤，离心分离后，得到超细铜铂合金纳米线。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中所述的乙酰丙酮铂、六羰基钼和ctac(十六烷基三甲基氯化铵)的质量比为1：0.5：1.8。其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是：步骤一中所述的乙酰丙酮铂与乙酰丙酮铜的物质的量的比为2:1。其它与具体实施方式二或三相同。

在本实施方式的条件下，所得到的超细铜铂合金纳米线的直径为3nm～4nm，长度为1.5μm-3μm，纵横比达到300-1000。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是：步骤一中所述的步骤一中所述的乙酰丙酮铂与乙酰丙酮铜的物质的量的比为1:1。其它与具体实施方式二至四之一相同。

在本实施方式的条件下，所得到的超细铜铂合金纳米线的直径为4nm～5nm，长度为1.5μm-3μm，纵横比达到300-700。

通过以下实施例验证本发明的效果：

实施例1：本实施例的超细铜铂合金纳米线的成分为cu50％/pt50％，其具体制备方法是按以下进行的：

一、将20mg乙酰丙酮铂、10mg六羰基钼、32mgctac和8ml油胺加入四口瓶中，将封闭后的四口瓶放在超声机中超声30min使前驱体分散均匀，得到铂油胺溶液；另取一个烧杯，将13mg乙酰丙酮铜溶解在2ml油胺中，得到铜油胺溶液；

二、在室温条件下，向四口瓶中通入氮气40min以排除四口瓶中空气，在氮气保护下，将四口瓶中的铂油胺溶液以6℃/min的升温速率升温至160℃并保温1h，然后在搅拌条件下，逐滴滴加铜油胺溶液，滴加完毕后，再以6℃/min的升温速率升温至220℃保温2h，最后在氮气保护下自然冷却至室温；

三、反应产物用正己烷与乙醇按体积比为1：5的混合液洗涤，离心分离后，得到超细铜铂合金纳米线。

本实施例1制备的铜铂合金纳米线的低倍tem照片如图1所示，从图1可以看出，所制得的材料为超细的一维线状结构，长度、粗细均一。

本实施例1制备的铜铂合金纳米线的高倍tem照片如图2所示，从图2可以看出，超细的铜铂纳米线直径约为4nm～5nm，并有竹节状突起。

本实施例1制备的铜铂合金纳米线的的xrd谱图如图3所示，从图3可以看出，图中的几个主要衍射峰与铜铂合金的标准数据库相一致，证明得到的产物为纯净的铜铂合金单相。

实施例2：本实施例的超细铜铂合金纳米线的成分为cu30％/pt70％，其具体制备方法是按以下进行的：

一、将20mg乙酰丙酮铂、10mg六羰基钼、32mgctac和8ml油胺加入四口瓶中，将封闭后的四口瓶放在超声机中超声30min使前驱体分散均匀，得到铂油胺溶液；另取一个烧杯，将5.7mg乙酰丙酮铜溶解在2ml油胺中，得到铜油胺溶液；

二、在室温条件下，向四口瓶中通入氮气40min以排除四口瓶中空气，在氮气保护下，将四口瓶中的铂油胺溶液以6℃/min的升温速率升温至160℃并保温1h，然后在搅拌条件下，逐滴滴加铜油胺溶液，滴加完毕后，再以6℃/min的升温速率升温至220℃保温2h，最后在氮气保护下自然冷却至室温；

三、反应产物用正己烷与乙醇按体积比为1：5的混合液洗涤，离心分离后，得到超细铜铂合金纳米线。

本实施例2制备的铜铂合金纳米线的tem照片如图4所示，从图4可以看出，所制得的材料为超细的一维线状结构，长度、粗细均一。超细的铜铂纳米线直径约为4nm～5nm，并有竹节状突起。