[发明专利]一种铑钯合金纳米晶的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种铑钯合金纳米晶的制备方法及其产品。

背景技术

贵金属双金属纳米晶由于金属间的耦合作用具有较高的催化性能、选择性以及较低的钝化速率等优点，成为研究热点。铑、钯作为两种重要的贵金属在催化领域都有着重要的应用，如加氢反应、甲酰化反应、一氧化碳氧化等。利用金属间的耦合作用，合成铑钯合金纳米晶不仅可以提高其作为催化剂的性能，而且可以产生新的应用。

目前，已经报道的铑钯合金纳米晶都不具有规则的形貌，因此制备出具有规则形貌的铑钯合金纳米晶具有重要的科研意义。同时铑钯合金纳米晶可以作为燃料电池的阴极氧气还原反应的催化剂，可以有效降低成本，增加其催化性能的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于丰富现有铑钯合金纳米晶研究，提供一种铑钯合金纳米晶的制备方法，该方法具有所用试剂无毒便宜，制备方法简单，较易实现等优点；利用本方法可以制备具有规则形貌的铑钯合金纳米晶，并通过精确控制工艺参数分别制备具有规则六面体和八面体形貌的铑钯合金纳米晶。

本发明公开了一种铑钯合金纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将六氯铑酸钠和四氯钯酸钠溶解于乙二醇得到混合溶液Ⅰ，将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和溴化钾溶解于乙二醇得到混合溶液Ⅱ；

（2）不断搅拌下将混合溶液Ⅱ加热至80～160℃，再将混合溶液Ⅰ以1～6mL/h的速度滴加到混合溶液Ⅱ中，反应完全后，得到所述的铂钯合金纳米晶；

所述六氯铑酸钠的浓度为0.01～0.04mol/L，六氯铑酸钠和四氯钯酸钠的摩尔比为0.25～4；

所述混合溶液Ⅰ和混合溶液Ⅱ的体积比为1:3～1:1。

本发明以六氯铑酸钠和四氯钯酸钠为金属源，以乙二醇为溶剂，以乙二醇和抗坏血酸为还原剂，以溴化钾为修饰剂，以聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂，在一定温度下通过缓慢注入金属源的方式进行反应，通过调节反应条件可以分别制备出形貌为六面体或八面体的铑钯合金纳米晶。

具有规则形貌的铑钯合金纳米晶的制备过程中，影响形貌的主要因素有滴加速度、温度、六氯铑酸钠和四氯钯酸钠的摩尔比。其中，滴加速度直接决定是否可以得到规则形貌的铑钯合金纳米晶。滴加速度过快会导致不规则形貌的形成。

作为优选，所述步骤（1）中聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和溴化钾的摩尔浓度分别为0.1～0.4mol/L、0.02～0.4mol/L和0.2～1mol/L。聚乙烯吡咯烷酮主要起分散剂的作用，对铑钯合金纳米晶的形貌影响不大，抗坏血酸和溴化钾的浓度会影响铑钯合金纳米晶的大小和均匀性。

作为优选，将步骤（2）中混合溶液Ⅱ加热至100～140℃。

当六氯铑酸钠和四氯钯酸钠的摩尔比为1:1时，反应温度对产物铑钯合金纳米晶的形貌影响较大，通过调整反应温度，可以控制铑钯合金纳米晶为规则的六面体或八面体形貌。

所述加热温度较低，为[100，120]时，制备的铑钯合金纳米晶具有规则的八面体形貌。加热温度较低时，反应初期晶核形核阶段三价铑离子还原速度较快，而二价钯离子还原速度较慢，使反应中后期晶核长大阶段溶液中具有较多的二价钯离子和较少的三价铑离子，导致纳米晶在长大过程中倾向于钯纳米晶动力学生长模式（在动力学生长模式下钯纳米晶倾向于形成八面体），最终形成八面体铑钯合金纳米晶。

所述加热温度较高，为（120，140]时，制备的铑钯合金纳米晶具有规则的六面体形貌。

当六氯铑酸钠和四氯钯酸钠的摩尔比不为1:1时，反应温度对产物铑钯合金纳米晶形貌的影响可以忽略不计，通过改变六氯铑酸钠和四氯钯酸钠的摩尔比可以控制铑钯合金纳米晶为规则的六面体或八面体形貌。

所述六氯铑酸钠和四氯钯酸钠的摩尔比较低，为[0.25～1）时，制备的铑钯合金纳米晶具有规则的八面体形貌。摩尔比较低，即反应溶液中具有较多的二价钯离子，导致纳米晶在长大过程中倾向于钯纳米晶动力学生长模式（在动力学生长模式下钯纳米晶倾向于形成八面体），最终形成八面体铑钯合金纳米晶。

所述六氯铑酸钠和四氯钯酸钠的摩尔比较高，为（1～4]时，制备的铑钯合金纳米晶具有规则的六面体形貌。摩尔比较高，即反应溶液中具有较多的三价铑离子，导致纳米晶在长大过程中倾向于铑纳米晶动力学生长模式（在动力学生长模式下钯纳米晶倾向于形成六面体），最终形成六面体铑钯合金纳米晶。

本发明还公开了两种形貌的铑钯合金纳米晶，分别具有规则的六面体或八面体的形貌。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：