一种两端开口的空心钯纳米管、制备方法及其应用与流程

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种两端开口的空心钯纳米管、制备方法及其应用。

背景技术：

钯是一种使用比较广泛的催化剂原材料，在有机合成反应和燃料电池的电催化中有着不可替代的作用，此外，钯还是优良的储氢材料，采用钯制成的纳米材料具有类酶活性，在生物医学领域具有应用前景。

但是，钯属于贵金属，价格甚至高于同族的铂，使用成本非常高，极大的限制了钯在各个领域的应用，目前，为了提高钯的利用率，研发出了具有比块体结构更大比表面积的钯纳米粒子，钯纳米粒子的形态包括纳米花、纳米线、纳米立方体、纳米球、纳米片，但是，现有的钯纳米粒子大多数是实心结构，其比表面积较小，使用成本很高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种两端开口的空心钯纳米管、制备方法及其应用，该空心钯纳米管的比表面积较大，能够降低钯的使用成本。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案：

一种两端开口的空心钯纳米管的制备方法，包括以下步骤：

s1、制备碲硒纳米棒；

s2、将碲硒纳米棒与钯前体按照摩尔比为1:10～5:1混合，在温度为0℃～60℃的条件下搅拌反应，得到两端开口的空心钯纳米管。

进一步的，步骤s1中所述制备碲硒纳米棒具体包括以下步骤：将碲前体、硒前体和还原剂混合，在温度为25℃～60℃的条件下搅拌反应，得到碲硒纳米棒。

进一步的，所述碲前体为碲粉、二氧化碲、三氧化碲、亚碲酸、亚碲酸盐、碲酸、碲酸盐中的至少一种。

进一步的，所述硒前体为硒粉、氧化硒、三氧化硒、亚硒酸、亚硒酸盐、硒酸、硒酸盐中的至少一种。

进一步的，所述还原剂为联氨及其衍生物、羟胺及其衍生物、硼氢化钠、氰基硼氢化钠、三乙酰氧基硼氢化钠中的至少一种。

进一步的，步骤s2中所述在温度为0℃～60℃的条件下搅拌反应之后包括以下步骤：离心分离取沉淀物分散。

进一步的，所述钯前体为氯钯酸、氯钯酸盐、溴钯酸、溴钯酸盐中的至少一种。

一种两端开口的空心钯纳米管，所述空心钯纳米管包括壳体，所述壳体包绕的两端开口、中间空白的空心纳米管。

进一步的，所述空心纳米管的壳体厚度为5nm～10nm，所述空心纳米管的的长度为105nm～250nm。

一种空心钯纳米管的应用，其用于有机反应或电反应的催化剂/催化剂载体，或者用作储氢材料或用作负载药物进入生物体的载体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明两端开口的空心钯纳米管，包括壳体，壳体包绕的两端开口、中间空白的空心纳米管，管状结构有利于催化传质，能够提高催化效率；且该纳米管的表面包括管腔外部的外表面和内部的内表面两层，比表面积远大于现有的纳米花、纳米线、纳米立方体、纳米球、纳米片；同时空心钯纳米管的中空结构与实心结构相比，密度较低，不仅钯的用量较少，成本较低，而且能够负载更多的材料，能够在生物医学等领域中用作负载药物进入生物体的载体。

(2)本发明制备两端开口的空心钯纳米管，先制备碲硒纳米棒，再将碲硒纳米棒与钯前体按照摩尔比为1:10～5:1混合，在温度为0℃～60℃的条件下搅拌反应，得到两端开口的空心钯纳米管。反应条件比较温和，且步骤简单，制备难度较小，具有较大的应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例1中空心钯纳米管的tem图；

图2为本发明实施例2中空心钯纳米管的tem图；

图3为本发明实施例3中空心钯纳米管的tem图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种两端开口的空心钯纳米管的制备方法，包括以下步骤：

s1、将摩尔比为10:1～200:1的碲前体和硒前体加入含还原剂的反应溶液中，在温度为25℃～60℃的条件下搅拌反应，离心分离，取沉淀物分散，得到碲硒纳米棒。

其中碲前体选自碲粉、二氧化碲、三氧化碲、亚碲酸、亚碲酸盐、碲酸、碲酸盐中的一种或多种；硒前体选自硒粉、氧化硒、三氧化硒、亚硒酸、亚硒酸盐、硒酸、硒酸盐中的一种或多种；还原剂选自联氨及其衍生物、羟胺及其衍生物、硼氢化钠、氰基硼氢化钠、三乙酰氧基硼氢化钠中的一种或多种。

s2、将碲硒纳米棒与钯前体按摩尔比为1:10～5:1混合，加入温度为0℃～60℃的水溶液中搅拌反应10～90min，离心分离，取沉淀物分散，得到两端开口的空心钯纳米管，其中钯前体物质为氯钯酸、氯钯酸盐、溴钯酸、溴钯酸盐中的至少一种。

本发明还提供一种空心钯纳米管，包括壳体，壳体包绕成的两端开口、中间空白的空心纳米管，空心纳米管的壳体厚度为5nm～10nm，空心纳米管的的长度为105nm～250nm。

本发明还提供一种空心钯纳米管的应用，其用于有机反应或电反应的催化剂/催化剂载体，用作储氢材料，也可以用作负载药物进入生物体的载体。

下面，通过3个实施例对本发明进行详细说明

实施例1

s101、按摩尔比10:1，将二氧化碲和亚硒酸加入质量分数为85％的水合肼溶液，在60℃的条件下搅拌反应15min，然后将溶液用十二烷基硫酸钠溶液稀释，再离心分离，弃去上层清液，将沉淀物用纯水超声分散，得到分散于水中的碲硒纳米棒。

s102、将摩尔比为1:10的碲硒纳米棒和氯钯酸加入溶液中，在0℃的条件下搅拌反应20min，再离心分离，弃去上层清液，将沉淀物用纯水超声分散，得到分散于水中的两端开口的空心钯纳米管。

参见图1所示，本实施例制备得到的钯纳米管长度和直径分别为105nm和60nm，壳体厚度为10nm。

实施例2

s201、按摩尔比为50:1，将二氧化碲和亚硒酸加入质量分数为80％的水合肼溶液，在40℃的条件下搅拌反应30min，然后将溶液用十二烷基硫酸钠溶液稀释，再离心分离，弃去上层清液，将沉淀物用纯水超声分散，得到分散于水中的碲硒纳米棒。

s202、将摩尔比为5:1的碲硒纳米棒和氯钯酸钾加入溶液中，在60℃的条件下搅拌反应10min，再离心分离，弃去上层清液，将沉淀物用纯水超声分散，得到分散于水中的两端开口的空心钯纳米管。

参见图2所示，本实施例制备得到的钯纳米管长度和直径分别为140nm和50nm，壳体厚度为8nm。

实施例3

s301、按摩尔比为200:1，将二氧化碲和亚硒酸加入质量分数为55％的水合肼溶液，在25℃的条件下搅拌反应40min，然后将溶液用十二烷基硫酸钠溶液稀释，再离心分离，弃去上层清液，将沉淀物用纯水超声分散，得到分散于水中的碲硒纳米棒。

s302、将摩尔比为2:0.5:0.5的碲硒纳米棒、溴钯酸、溴钯酸钠加入溶液中，在30℃的条件下搅拌反应90min，再离心分离，弃去上层清液，将沉淀物用纯水超声分散，得到分散于水中的两端开口的空心钯纳米管。

参见图3所示，本实施例制备得到的钯纳米管长度和直径分别为250nm和25nm，壳体厚度为5nm。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。