[发明专利]一种Au-AgPd核/双金属框结构纳米材料、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种Au‑AgPd核/双金属框结构纳米材料、制备方法及其应用，产物为空心框架结构，其中Au核长轴尺寸50～100nm、短轴尺寸5～20nm、壳厚度为2～10nm。制备的Au‑AgPd核/双金属框结构纳米材料具有大的比表面积，而且较稳定，催化活性高。制备方法简单，条件温和。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及到一种Au-AgPd核/双金属框结构纳米材料、制备方法及其应用。

技术背景

贵金属纳米粒子具有优良的光电等性质，被广泛应用于催化、能源、生物传感等众多领域。对于贵金属纳米材料的形貌及构造的研究有利于提高这类新材料的催化性能和使用效率。

在能源危机的当下，燃料电池作为一种高效无污染的将化学能转化为电能的装置，在可再生能源发展方面受到了广泛关注。其中乙醇燃料电池，由于其对环境的几乎零污染，且高效的特征被广泛研究。而其研究中主要存在的问题是催化剂的寻找。

钯的催化成本较低，且在碱条件下对于乙醇氧化具有较高的活性，因此备受关注。但是由于钯易中毒、稳定性较差，限制了其的应用。为此可以利用其与其它金属负载，形成合金或者核壳结构，可以大大降低其中毒效果并增强其稳定性，从而使得其具有较好的乙醇燃料电池催化作用。

但目前合成金银钯三金属材料具有以下几个问题：第一，合成步骤繁琐，反应条件比较苛刻；第二，合成的材料稳定性差。因此，为了增加在乙醇燃料电池方面的应用就必须发展一种步骤简单且稳定的金铂合金纳米材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Au-AgPd核/双金属框结构纳米材料，空心框架结构，比表面积大，性能稳定。

本发明还提供了一种Au-AgPd核/双金属框结构纳米材料的制备方法，操作简单，反应条件温和。

本发明的另一目的在于提供一种Au-AgPd核/双金属框结构纳米材料在电化学催化方面的应用。

本发明提供的一种Au-AgPd核/双金属框结构纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

A、种子溶液的制备：将HAuCl₄水溶液加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液中搅拌均匀后，向其中加入新配制的NaBH₄冰水溶液，在室温条件中静置得到种子溶液；

B、金纳米棒的制备：将HAuCl₄水溶液、AgNO₃水溶液和HCl溶液依次加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，并在搅拌条件下加入抗坏血酸水溶液，待溶液被还原为无色后立即加入步骤A制备的种子溶液，反应结束后即可得到金纳米棒溶胶；

C、金-银核壳结构制备：将步骤B制备的金纳米棒溶胶离心分散至十六烷基三甲基氯化铵水溶液中，再加入AgNO₃溶液，在搅拌均匀后加入抗坏血酸溶液，反应结束后即可得到金-银核壳结构溶胶；

D、金-银钯核/双金属框结构制备：将步骤C制备的金-银核壳结构溶胶离心分散至去离子水中，依次加入十六烷基三甲基氯化铵水溶液、H₂PdCl₄溶液、抗坏血酸溶液，室温下静置，离心分离即可得到金-银钯核/双金属框结构。

步骤A中十六烷基三甲基溴化铵水溶液、HAuCl₄水溶液和NaBH₄冰水溶液的摩尔浓度之比为(0.05～0.015)：(0.005～0.015)：(0.005～0.015)；HAuCl₄水溶液、十六烷基三甲基溴化铵水溶液、NaBH₄冰水溶液的体积之比为(10～100)：1000：(10～240)。选择NaBH₄冰水溶液是由于：NaBH₄非常活泼，其溶液易水解，冰水温度低抑制水解。

步骤A中所述静置时间为1～3h。