[发明专利]一种PtV/PtCr合金纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种贵金属合金纳米颗粒的制备方法。

背景技术

铂系合金纳米颗粒以其独特优良的光学、电学和催化性在燃料电池、催化剂等领域得到了广泛应用，目前铂系合金的合成方法主要是通过将所需的各种金属的前驱体在有机溶液进行还原得到相应的合金纳米颗粒后再从有机溶液中分离出来。如文献Angew. Chem. Int. Ed.2005,44(29),4539-4543和Langmuir 1994，10，4574-4580报导了用乙二醇作溶剂或还原剂、聚乙烯吡咯烷酮(缩写：PVP)作表面活性剂制备PtCu合金纳米颗粒的方法，在该方法中，将不同的金属前驱体进行在有机溶液中还原的条件不同，操作过程非常繁琐，得到的合金纳米颗粒从溶液中分离困难，使得合金纳米颗粒的收率不高。同时在有机溶液中金属还原进程的复杂，导致最终得到的合金纳米颗粒中各金属组分含量无法准确控制，影响合金纳米颗粒光学、化学、电学性能的稳定。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术中的不足，提供一种操作简单、组分含量容易控制的PtV/PtCr合金纳米颗粒的制备方法。

本发明实现上述目的的技术方案如下：

一种PtV/PtCr合金纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤，

（1）将表面活性剂加入到Pt前驱体的乙二醇溶液，搅拌均匀后，温度加热至170～190℃，反应得到Pt纳米颗粒的悬浮液；

（2）步骤（1）所得的悬浮液经过离心和洗涤处理后得到纯的Pt纳米颗粒；

（3）将步骤（2）所得的Pt纳米颗粒分散于水中形成均匀的分散液，然后再将V或Cr的水溶性盐溶解于分散液中，最后分散液经冷冻干燥得到粉末；

（4）将步骤（3）所得的粉末在温度为800～1000℃，煅烧4～8小时后冷却，得到合金纳米颗粒，其中，煅烧和冷却的过程是在有氢气存在下进行。

进一步，所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，以1mol Pt的摩尔用量为基准，聚乙烯吡咯烷酮的质量用量为800～1250g。

进一步，步骤（1）中所述的Pt前驱体为PtCl₂、H₂PtCl₆和乙酰丙酮铂。

进一步，步骤（1）所得的悬浮液在进行离心和洗涤处理前，先加入体积为悬浮液体积3～5倍的丙酮。

进一步，在步骤（2）中，洗涤处理时采用体积比为（0.5～2）:1的乙醇和水的混合液。

进一步，步骤（3）中V的水溶性盐为VCl₃，Cr的水溶性盐为CrCl₃和Cr(NO₃)₃。

进一步，步骤（4）粉末的煅烧和冷却过程是在惰性载气与氢气的混合气中进行。

更进一步，所述的惰性载气为氮气和氩气。

更进一步，混合气中惰性载气的体积百分数为90%、氢气的体积百分数为10%。

本发明采用乙二醇这种价格低廉的原料，在反应中，乙二醇即是Pt前驱体的溶剂又是还原剂，PVP作表面活性剂其原理可参考Langmuir 1994，10，4574-4580，在高温下V或Cr的水溶性盐与氢气发生还原反应，得到相应的金属V或Cr覆载于Pt纳米颗粒表面。

与现有的先在乙二醇溶液中制备的合金纳米颗粒难分离出来相比，本发明只是制备得到Pt的纳米颗粒，实验发现Pt纳米颗粒相对于其合金纳米颗粒要更容易从乙二醇溶液中分离，这可能与纳米颗粒表面能降低有关。在Pt纳米颗粒的悬浮液中加入丙酮，可以使悬浮液中颗粒离心沉淀的更彻底。

V或Cr成分是通过冷冻干燥的粉末经高温气体还原加入，与现有技术粗约的得到组分含量相比，采用本发明的技术方案，可以实现精确控制最终合金纳米颗粒中各组分的含量，且操作简单、容易调节，而合金纳米颗粒中组分含量是其光学、电学和催化性能的重要影响因素。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例中所使用的PVP为市售产品，分子量在24000～33000。

实施例1 PtV合金纳米颗粒的制备： 

（1）取0.1mmolH₂PtCl₆加入乙二醇5.2ml，然后加入100mg PVP，再向其中加入乙二醇，使溶液体积为10ml；