专利名称：微波法合成凹土/铂纳米复合材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种凹凸棒黏土纳米复合材料的制备，尤其涉及一种凹土 /钼纳米复合材料的制备方法，即一种凹凸棒黏土负载钼纳米复合材料的制备方法。
背景技术：
凹凸棒黏土 (简称凹土)是一种纳米尺寸的天然化合物，为富镁铝硅酸盐。具有密度小(2. O 2. 3 g/cm3)、内部多孔道、比表面积大(可达500 m2/g)、吸水性强以及不易被电解质所絮凝等特性，因而具有强的吸附能力、良好的耐热性、抗盐、碱的腐蚀等特殊性能，将其用于催化剂的载体具有许多潜在的特殊用途。目前有关凹土纳米复合材料的研究应用还处在开始阶段，而且对于凹土纳米材料本身而言，导电性比较差。
以凹土作为载体，将贵金属钼修饰在凹土上，制成凹土 /钼纳米复合材料，可以有效的提高凹土的导电性，并赋予一定的催化性能，有望在电化学和催化领域中得到应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的凹土 /钼纳米复合材料的制备方法，所述的方法选择微波加热方法，在凹土、Pt金属盐及还原剂共同存在的条件下，快速加热将Pt还原并负载在凹土表面，得到凹土 /钼纳米复合材料。本发明是通过以下技术方案实现的
一种微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，其特征是将提纯净化的凹土超声分散在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，加入Pt11或Ptiv盐溶液，充分混合均匀，加入还原剂，混合均匀后在微波的辐射下反应，钼金属离子还原后负载在凹土表面，反应产物冷却、洗涤、干燥即可得到凹土/钼纳米复合材料。所述的方法由下列步骤组成
步骤I)将提纯净化的凹土超声分散在聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为4-8 g/L,凹土含量为2-2. 5 g/L。步骤2)在上述溶液中加入Pt11或Ptiv盐溶液，充分混合均匀，混合溶液中Pt11或Ptiv盐的浓度为2-3 mmol/L。步骤3)将步骤2)得到的溶液中加入还原剂，混合均匀后转移至微波化学反应器中，微波加热反应，钼离子还原后负载在凹土表面，反应产物冷却至室温，离心、洗涤、干燥后得到凹土/钼纳米复合材料。所述的Pt11 盐溶液为 PtCl2、K2PtCl4 或 Na2PtCl4, Ptiv 盐溶液为 K2PtCl6 或 H2PtCl6。所述的还原剂为硼氢化钠、柠檬酸三钠、抗坏血酸、次磷酸钠或亚磷酸钠，优选抗坏血酸。与现有技术比较，本发明具有以下突出特点
凹土是一种天然纳米材料，价格低廉，具有很高的内、外比表面积，凹土具有优良的吸附性能，其表面含有丰富-0H，这些官能团能够将金属离子吸附在其表面，在微波辐射下，抗坏血酸等还原剂将金属Pt离子还原，所得到的钼纳米粒子负载在凹土的表面，获得凹土负载Pt纳米粒子。在合成溶液中加入非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，该表活剂含有疏水性的[N - C2H3Jn骨架结构，而该骨架结构上又连有亲水性的侧基，因此，当PVP分散在水溶液中时，其中的C=O键和含N基团将会暴露在溶液表面。因此，一旦有Pt生成，PVP分子中的C=O键以及N 将会与Pt原子结合，形成共价键，牢固地吸附到Pt粒子表面，从而对Pt纳米粒子起到很好的分散作用。利用微波法进行合成，与传统水热法相比较，该方法具有耗时短、简单易行、节能和效率高等特点。本发明所得到的凹土 /钼纳米复合材料，负载在凹土表面的Pt为绒球状纳米粒子，其粒径为5 20 nm，通过从放大图可以明显的看到这种结构是由许多2 3 nm的钼纳米粒子聚集在一起形成的，因此，该结构具有更大的比表面。所得到的凹土/钼纳米复合材料中，钼纳米粒子均匀的分布在棒状凹土结构上，给凹土的开发应用开创了一个新的领域，提高凹土的经济附加值。下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式
为限，而是由权利要求加以限定。
图I为本发明的凹土 /钼纳米复合材料的X射线粉末衍射(XRD)。图2为本发明的凹土 /钼纳米复合材料的透射电子显微镜(TEM)。
具体实施例方式实施例I
微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，包括下列步骤
1)40mL的蒸馏水中加入O. 25 g的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解后再加入O. I g提纯净化的凹土，超声分散；
2)在上述混合液中加入4.3 mL的K2PtCl4 (10 mg/mL)溶液搅拌I小时；
3)最后，加入5mL的抗坏血酸(80 g/L)混匀，将溶液转移至微波化学反应器中，接上冷凝水，设定功率为200 W，微波加热反应3分钟后，取出，自然冷却至室温，取出样品超声洗涤，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘干后得到凹土 /钼纳米复合材料。透射电镜观察，所得的凹土 /钼纳米复合材料中，凹土棒状结构表面均匀负载绒球状Pt纳米结构,其粒径为5 20 nm,该结构是由由许多2 3 nm的钼纳米粒子聚集在一起组成的。实施例2
微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，包括下列步骤
1)40mL的蒸馏水中加入O. 25 g的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解后再加入O. I g提纯净化的凹土，超声分散；
2)在上述混合液中加入5.3 mL的H2PtCl6 · 6H20 (10 mg/mL)溶液搅拌I小时；3)最后，加入5 mL的抗坏血酸(80 g/L)混匀，将溶液转移至微波化学反应器中，接上冷凝水，设定功率为200 W，微波加热反应3分钟后，取出，自然冷却至室温，取出样品超声洗涤，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘干后得到凹土 /钼纳米复合材料。透射电镜观察，与实施例I所得到的产品比较，结构基本类似。实施例3
微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，包括下列步骤
1)40mL的蒸馏水中加入O. 20 g的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解后再加入O. I g提纯净化的凹土，超声分散；
2)在上述混合液中加入5.O mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液搅拌I小时； 3)最后，加入5mL的抗坏血酸(80 g/L)混匀，将溶液转移至微波化学反应器中，接上冷凝水，设定功率为200 W，微波加热反应3分钟后，取出，自然冷却至室温，取出样品超声洗涤，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘干后得到凹土 /钼纳米复合材料。透射电镜观察，与实施例I所得到的产品比较，结构基本类似。实施例4
微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，包括下列步骤
1)40mL的蒸馏水中加入O. 20 g的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解后再加入O. I g提纯净化的凹土，超声分散；
2)在上述混合液中加入2.50 mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液搅拌I小时；
3)最后，加入5mL的抗坏血酸(80 g/L)混匀，将溶液转移至微波化学反应器中，接上冷凝水，设定功率为200 W，微波加热反应3分钟后，取出，自然冷却至室温，取出样品超声洗涤，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘干后得到凹土 /钼纳米复合材料。透射电镜观察，与实施例I所得到的产品比较，绒球状Pt纳米结构的粒径为5 10 nm。实施例5
微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，包括下列步骤
1)50mL的蒸馏水中加入O. 25 g的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解后再加入O. I g提纯净化的凹土，超声分散；
2)在上述混合液中加入5.O mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液搅拌I小时；
3)最后，加入5mL的抗坏血酸(80 g/L)混匀，将溶液转移至微波化学反应器中，接上冷凝水，设定功率为200 W，微波加热反应2分钟后，取出，自然冷却至室温，取出样品超声洗涤，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘干后得到凹土 /钼纳米复合材料。透射电镜观察，与实施例4所得到的产品比较，结构基本类似。实施例6
微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，包括下列步骤
1)50mL的蒸馏水中加入O. 3 g的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解后再加入O. I g提纯净化的凹土，超声分散；
2)在上述混合液中加入7.O mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液搅拌I小时；
3)最后，加入5mL的抗坏血酸(80 g/L)混匀，将溶液转移至微波化学反应器中，接上冷凝水，设定功率为200 W，微波加热反应2分钟后，取出，自然冷却至室温，取出样品超声洗涤，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘干后得到凹土 /钼纳米复合材料。透射电镜观察，与实施例I所得到的产品比较， 结构基本类似。
权利要求
1.一种微波法合成凹土 /钼纳米复合材料的方法，其特征在于将凹土超声分散在聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，加入Pt11或Ptiv盐溶液，充分混合均匀，加入还原剂，混合均匀后在微波的辐射下反应，钼金属离子还原后负载在凹土表面，反应产物冷却、洗涤、干燥即可得到凹土 /钼纳米复合材料。
2.根据权利要求I所述的合成凹土/钼纳米复合材料的方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤 步骤I)将提纯净化的凹土超声分散在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为4-8 g/L,凹土含量为2-2. 5 g/L ； 步骤2)在上述溶液中加入Pt11或Ptiv盐溶液，充分混合均匀，混合溶液中Pt11或Ptiv盐的浓度为2-3 mmol/L ； 步骤3)在步骤2)的溶液中加入还原剂，混合均匀后转移至微波化学反应器中，微波加热反应，钼离子还原后负载在凹土表面，反应产物冷却至室温，离心、洗涤、干燥后得到凹土/钼纳米复合材料。
3.根据权利要求I或2所述的合成凹土/钼纳米复合材料的方法，其特征在于，所述的Pt11 盐为 PtCl2' K2PtCl4 或 Na2PtCl4, Ptiv 盐为 K2PtCl6 或 H2PtCl60
4.根据权利要求I或2所述的合成凹土/钼纳米复合材料的方法，其特征在于，所述的还原剂为硼氢化钠、柠檬酸三钠、抗坏血酸、次磷酸钠或亚磷酸钠。
5.根据权利要求4所述的合成凹土/钼纳米复合材料的方法，其特征在于，所述的还原剂为抗坏血酸。
6.根据权利要求I或2所述的合成凹土/钼纳米复合材料的方法，其特征在于，所述的凹土 /钼纳米复合材料中，负载在凹土表面的Pt为绒球状纳米粒子，粒径为5 20 nm。
全文摘要
一种微波法合成凹土/铂纳米复合材料的方法，将提纯净化的凹土超声分散在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，加入PtII或PtIV盐溶液，充分混合均匀，加入还原剂，混合均匀后在微波的辐射下反应，还原铂金属离子在凹土表面，反应产物冷却、洗涤、干燥即可得到凹土/铂纳米复合材料。本发明方法具有节能、环保、快速和工艺简单等特点，所得到的凹土/铂纳米复合材料中的铂纳米粒子均匀的分布在棒状凹土结构上，开创了凹土开发应用的新领域。
文档编号B01J23/42GK102847532SQ20121038401
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者张卉, 林慧清, 蔡称心, 吴萍 申请人:南京师范大学