[发明专利]三维多孔网络结构贵金属合金纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，更具体地说，涉及一种具有三维多孔网络结构贵金属合金纳米材料的制备方法。

背景技术

贵金属元素包括钌、铑、钯、金、银、铂等元素，贵金属合金是以贵金属中的一种金属为基，加入其他元素组成的合金。贵金属合金所用的合金元素大多是金属(主要是过渡族金属)，少数是半金属和非金属，总数约50个。贵金属合金具有贵金属的主要特性，就其特定的用途而言，比单一贵金属有更好的物理、化学和力学的综合性能，以及高度可靠性、稳定性和长寿命等特点。贵金属合金最初的制备可追溯到1763年制得的金铂合金。1802年发明氢氧吹管，提供了熔炼贵金属合金的高温手段。到1847年，除锇和钌以外，贵金属都可以熔炼。到20世纪30年代末，可供应用的铂族金属合金系已有50多个。从此贵金属合金广泛应用于各个工业部门，发挥了极其重要的作用。

在过去的几十年中，由于贵金属合金在作为催化剂、燃料电池、发动机、SERS、电磁学、能量存储、生物分离和感应器等方面的重要作用，引起了众多人的兴趣和研究，因此该领域进展迅速，取得了重大的进展。目前，贵金属合金已经被合成出了各种纳米结构，例如纳米球、纳米线、纳米棒、纳米片、纳米链、纳米核壳二元结构、多面体等。合成方法也囊括了种子合成法、电化学合成法、刻蚀合成法、模板合成法、基底法等多种方法。在这些用多种方法合成的各种各样的纳米结构中，多孔结构或者网络结构至今很少被合成。多孔结构或网络结构包括一维、二维和三维结构，它们相对连续介质材料而言，具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点。而相比于一维、二维结构，三维多孔结构或者网络结构具有更大的孔密度，更低的材料相对密度和更高的比表面积等，因此各种性能更加优越。例如2008年中国安徽合肥科学技术大学化学系姜明等已经通过合金和去合金过程制备出了一种海绵状的纳米多孔铂。与普通的铂催化剂相比具有明显提高的电催化活性，其氧化还原峰电流是相应纳米铂修饰电极的四倍。2010年中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的杨胤等采用化学腐蚀法制备出一种纳米多孔金膜，并将该金膜用于SPR生物传感器实验研究。结果表明，与传统的平面金膜相比，该纳米多孔金膜具有独特的局域表面等离子体共振效应，对生物试剂灵敏度的检测有了一定程度的提高，且该金膜的制备方法简单，成本低廉，完全可以替代传统的平面金膜使用。2010年Luther，E.P与Tappan，B.C.等通过燃烧合成的AgBTA和NiBTA分别得到了Ag和Ni多孔泡沫等。但是这些制备方法都比较繁琐，而且只是针对一种贵金属，不能广泛适用于多种贵金属，因而具有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，将贵金属和多孔网络结构的属性优势相结合，提供一种简单而且普适性高的三维多孔网络结构贵金属合金纳米材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种制备三维多孔网络结构贵金属合金纳米材料的方法，采用一步水热法，按照下述步骤制备：

(1)在反应釜中加入金属前驱物、表面活性剂和乙二醇，搅拌均匀，其中金属前驱物和乙二醇的摩尔比为(1.24×10^-5～1.66×10^-4)∶1，金属前驱物和表面活性剂的摩尔比为(0.034～0.55)∶1，所述表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵或者十六烷基三甲基溴化铵，所述金属前驱物由贵金属的醋酸盐或者用盐酸络合的贵金属酸溶液，与过渡金属的盐酸盐或硝酸盐组成；

(2)再向反应釜中加入甲醛，甲醛与金属前驱物的摩尔比为(0.62×10^-3～8.3×10^-3)∶1，搅拌均匀；

(3)将反应釜密封后，置于130-200℃烘箱中，反应6-10小时；

(4)最后将反应釜自然冷却至室温，离心洗涤，即得到三维多孔网络结构贵金属合金纳米材料。

所述步骤(3)中的温度优选150-180℃。

所述步骤(3)中的时间优选6-8小时。

所述用盐酸络合的贵金属酸溶液采用滴加盐酸的方式，将贵金属盐酸盐完全溶解的方式制备，例如准确称取0.0709克氯化钯置于50毫升样品玻璃瓶中，加入分析纯的盐酸直至氯钯酸完全溶解，然后加入超纯水使总体积为20毫升，最后超声溶解得到0.02摩尔每升的氯钯酸溶液。