一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法

本发明涉及的纳米功能材料，具体涉及一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、贵金属纳米材料的组分、形貌、结构、尺寸以及表面状态等因素影响其物理化学性质，最终决定了其催化性能。近年来，一维贵金属复合材料由于其独特的性质，如高导电性，特异的电子结构，丰富的缺陷，大量的不饱和配位原子，在催化反应中具有重要的应用前景。目前已报道的制备一维贵金属纳米材料催化剂的方法有水热法、煅烧法、模板法以及光化学方法等等。

2、近年来，研究人员在材料合成技术上的不断开拓，发现在局域表面等离子体共振(lspr)的驱动下，能够可控合成具有独特结构的纳米材料。至首次报道以来，lspr方法因其绿色环保、过程便捷的特点，获得了研究人员的青睐，成为贵金属纳米材料可控合成的一个新分支。但是，基于lspr效应可控合成双金属甚至多金属还属于起步阶段，制备一维贵金属纳米结构的普适方法更是有待探索。

3、因此，发展lspr方法在一维贵金属纳米催化材料合成过程中的新策略，精确控制贵金属纳米结构的成核和生长，调控贵金属纳米材料形貌结构，获得高效的催化剂，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法，采用lspr法精确控制一维结构制备过程中成核和生长，通过改进制备工艺及配方，获得均匀分散的一维贵金属纳米结构，同时避免引入更多表面活性剂、外来离子或分子，以解决现有技术或相关技术中存在的上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供技术方案为：

3、一维贵金属纳米结构催化剂的液相光焊接制备方法，其特征在于，采用添加剂使贵金属纳米结构排列，随后加入第二种贵金属前驱体，通过受控光源照射焊接，即通过液相光焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂，包括如下步骤：

4、s610：在含有贵金属纳米结构溶胶的光反应器中加入添加剂，混合均匀得到排列好的一维纳米结构半成品；

5、s620：在排列好的一维纳米结构半成品中加入第二种贵金属前驱体，搅拌混合均匀；

6、s630：通过受控光源照射焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂。

7、所述的步骤s610，具体包括如下步骤：

8、s611：向光反应器中加入40ml贵金属纳米溶胶，所述贵金属纳米溶胶为金纳米颗粒(au nps)、金纳米棒(au nrs)、ag纳米线(ag nws)中的至少一种，保持磁力搅拌，通15℃外部循环水；

9、s612：向所述贵金属纳米结构溶胶中加入添加剂，磁力搅拌5min至10min，得到排列好的一维纳米结构半成品。所述添加剂为甲醇、异丙醇中的至少一种，用量为1ml至1.7ml；

10、所述步骤s620中第二种贵金属前驱体为h2ptcl6、agno3中的至少一种，所述全程搅拌为磁力搅拌，搅拌速率为300-500rpm；

11、所述纳米结构溶胶为au nps、au nrs时，所述第二种贵金属前驱体的用量为au质量的1/5至1/1；所述纳米结构溶胶为ag nws时，第二种贵金属前驱体的用量为ag nws质量的1/10至1/5。

12、所述步骤s630，其受控光源为氙灯光源，波长范围为≥400nm；受控光源照射时长为60min至120min；受控光源的功率为300w。

13、一种一维贵金属纳米结构催化剂，是由前述制备方法和步骤，进行液相光焊接制备获得的，均匀分散的一维贵金属纳米结构催化剂。

14、所述一维贵金属纳米结构催化剂，具体包括：由au nps溶胶光焊接而成的二元au/pt、au/ag一维结构；由au nrs溶胶光焊接而成的二元au/pt一维结构；由ag nws和au nps溶胶光焊接而成的二元au/ag nws网络结构。

15、相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

16、1、本发明提供的一维贵金属纳米结构催化剂的制备方法，是采用液相光焊接法，即采用lspr法精确控制一维结构制备过程中成核和生长，通过改进制备工艺及配方，获得均匀分散的一维贵金属纳米结构。本方法无需添加额外的表面活性剂，操作步骤少，制备效率高且环境友好。

17、2、本发明提供的一维贵金属纳米结构催化剂的液相光焊接制备方法，核心步骤少，主要是通过在含有au nps、au nrs、ag nws溶胶的光反应器中添加助剂将其连接，得到排列好的半成品溶胶，全程保持搅拌，再通过受控光源照射将连接好的溶胶焊接连接。在此过程中，贵金属纳米结构的排列状态是决定焊接效果的第一个关键。本发明采用的制备方法，通过可控光沉积有效调节热力学和动力学过程，控制第二种贵金属前驱体的沉积位置，是决定焊接效果的第二个关键。

18、3、本发明提供的一维贵金属纳米结构催化剂，具有均匀稳定分散，结构缺陷丰富，电子导通能力强，元素组分协同作用等优点，可广泛应用于化工催化、能源转换、生物传感及医学等领域。

19、4、本发明提供一维贵金属纳米结构催化剂及其液相光焊接制备方法，其它更多的优点、目标和特征将部分通过下面的实施例加以说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一维贵金属纳米结构催化剂的制备方法，其特征在于，其是采用添加剂使贵金属纳米结构排列，随后加入第二种贵金属前驱体，通过受控光源照射焊接，即通过液相光焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤s610，具体包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤s620所述第二种贵金属前驱体为h2ptcl6、agno3中的至少一种，所述全程搅拌为磁力搅拌，搅拌速率为300-500rpm；

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤s630，其受控光源为氙灯光源，波长范围为≥400nm；受控光源照射时长为60min至120min；受控光源的功率为300w。

5.一种一维贵金属纳米结构催化剂，其特征在于：其是由权利要求1 至4中任一项的制备方法通过液相光焊接制备而成的，具备均匀分散的二元一维结构的贵金属纳米催化剂。

6.根据权利要求5所述的一维贵金属纳米结构催化剂，其特征在于：上述贵金属纳米催化剂的二元一维结构，具体包括：由au nps溶胶光焊接而成的二元au/pt、au/ag一维结构；由au nrs溶胶光焊接而成的二元au/pt一维结构；由ag nws和au nps溶胶光焊接而成的金双属au/ag nws网络结构。

技术总结
本发明公开了一维贵金属纳米结构催化剂及其制备方法，其是采用添加剂使贵金属纳米结构排列，随后加入第二种贵金属前驱体，通过受控光源照射焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂，包括如下步骤：S610：在含有贵金属纳米结构溶胶的光反应器中加入添加剂，混合均匀得到排列好的一维纳米结构半成品；S620：在排列好的一维纳米结构半成品中加入第二种贵金属前驱体，搅拌混合均匀；S630：通过受控光源照射焊接，得到一维贵金属纳米结构催化剂。本发明制备的贵金属纳米结构呈稳定的一维状，且分散均匀，可应用于化工、能源以及生物医学等领域。

技术研发人员：黄垒,李厅,施利毅,贾蓉蓉
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12