[发明专利]一种纳米级铂族金属簇的制备方法

说明书

本发明是关于一种金属簇的制备方法，更具体地说，是关于一种纳米级铂族金属簇的制备方法。

至今，人们对纳米级金属簇的制备方法已有不少研究，例如：

Science 257,P.219-223,1992中报道了用离子交换树脂交换Fe²⁺制备出γ-Fe₂O₃纳米级金属簇的方法。但由于γ-Fe₂O₃金属簇附着在离子交换树脂上，因而无法得到单一的γ-Fe₂O₃纳米级金属簇。

J.Chem.Mater.7,P.1991-1994,1995中报道的方法是：将有机金属络合物溶于超临界态的CO₂中，然后使其渗入高分子基体中，再通过热解制得均匀分散的纳米级金属簇。但该纳米级金属簇不能从高分子基体中分离出来。

J.Mol.Catal.86,P.129-177,1994中报道了在溶液中通过化学还原制备纳米级金属簇的方法。但采用该方法在制备过程中会产生大颗粒的金属沉淀物，且无法控制金属簇颗粒的均匀度。

中国专利申请97119954.X公开了一种采用冷冻干燥制备纳米级金属簇的方法。但该方法不易控制得到的纳米级金属簇颗粒的均匀度。

中国专利申请98102193.X公开了一种采用微波辐照制备纳米级金属簇的方法。虽该方法可以得到均匀的纳米级金属簇颗粒，但它只限于间歇式地少量制备。

综上所述，现有技术中的各种制备方法均有其不足之处。

本发明的目的在于克服已有技术中的上述不足，提供一种能够连续、宏量制备颗粒均匀的、单一的纳米级铂族金属簇的方法。

本发明提供的制备纳米级铂族金属簇的方法是：使铂族金属的无机化合物在醇溶剂中与稳定剂混合均匀，加或不加氢氧化钠后，连续流经置于微波场内的反应器进行还原反应。

按照本发明提供的方法，纳米级铂族金属簇是这样制备的：

将浓度为2×10^-3-2×10^-1mol/L的铂族金属的无机化合物的醇溶液与浓度为2×10^-2-10mol/L的稳定剂的醇溶液按照1-4∶1的体积比在10-40℃下混合均匀，按0-1∶4的体积比将浓度为10^{- 3}-2mol/L的氢氧化钠醇溶液加入到上述混合液中，将最终混合所得液体以在反应器内20-30秒的停留时间的流速连续通过置于微波场内的反应器，收集并分离反应器流出液中的固体物。

其中所说的铂族金属是指钌、铑、钯、锇、铱和铂。它们的无机化合物包括RuCl₃·3H₂O、RhCl₃·3H₂O、PdCl₂、OsO₄、H₂PtCl₆·6H₂O、H₂PdCl₄、H₂IrCl₆·6H₂O等。

所说的稳定剂选自下列物质之一：聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮共丙烯酸、聚丙烯酸、聚乙烯醇、芳香膦衍生物、季铵盐阳离子表面活性剂、苯磺酸钠阴离子表面活性剂。其中所说的芳香膦衍生物包括三苯基膦、单磺酸三苯基膦、三磺酸三苯基膦，它们分别具有如下的结构：

用以形成其中所述醇溶液的醇选自C₂-C₄的二元醇，优选乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇。

其中所述的微波场的频率优选为900-4500MHz。

其中所述的从反应器流出物中分离固体物的方法可以是减压蒸馏，也可以是使用沉淀剂进行沉淀，优选的沉淀剂为丙酮。

本发明提供的方法具有如下优点：

1．可制得单一的纳米级铂族金属簇。

2．可制得平均粒径为1.2-3.6nm，相对标准偏差＜24％的颗粒均匀的铂族金属簇，而不会产生大颗粒的金属沉淀。

3．金属簇的平均颗粒度可通过反应体系中加入的氢氧化钠的量进行调节。

4．可连续制备出宏量的纳米级铂族金属簇。

5．制备方法简单，不需诸如二氧化碳超临界流体等荷刻条件。

6．制备成本低，仅采用铂族金属的无机化合物而无需有机络合物为原料。

7．操作的重复性好。