铂纳米微粒制备方法的研究
铂纳米微粒制备方法的研究
铂纳米微粒制备方法的研究李明元1,毛立群2,郭建辉2,黄在银1(1.广西大学化学化工学院,广西,南宁530004;2.河南大学化学化工学院,河南,开封475001摘要:分散型铂纳米微粒和负载型铂纳米微粒都是重要的催化剂。
制备尺度可控、粒度分布均一的铂纳米微粒,对提高其催化活性和选择性,以及延长其使用寿命具有重要的意义。
本文介绍了分散型和负载型铂纳米微粒常用的制备方法,讨论了各方法的制备原理及其优缺点。
关键词:纳米铂;制备方法;分散型;负载型1前言铂及其合金在石油和化学工业中主要用作催化剂,对加氢反应,氧化反应具有较好的催化性能[1-2]。
近年来随着纳米科学与技术研究的不断深入,研究工作者发现纳米铂由于具有比表面积高和因而显示出的更高的催化活性,使得关于纳米铂的制备及催化性能研究成为热点[3-5]。
铂纳米微粒的制备方法大致分为两类,即化学法(化学还原法、微乳液法等和物理方法(真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等。
铂纳米微粒的催化性能与其制备方法密切相关,微粒的尺度、形貌、化合价等对其催化性能起着至关重要的作用[6],此外,对于载体型纳米铂催化剂而言,载体的性质也同样对纳米铂的催化性能也会产生影响。
本文简述了铂纳米微粒的制备方法,主要介绍各种制备方法的原理及其优缺点,以及运用这些方法制备*铂纳米微粒所取得的进展。
2分散型铂纳米微粒的制备分散型铂纳米微粒的制备方法主要有化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等。
目前关于负载型铂纳米微粒的制备研究较多,而分散型铂纳米微粒的制备研究相对较少。
2.1化学还原法化学还原法制备纳米铂微粒,一般是在含有金属铂的盐或者酸里面加入还原剂还原高价铂到铂单质,然后经过洗涤、过滤、干燥、煅烧等处理后得到催化剂铂纳米粉体。
常用的还原剂有甲醛[7]、多聚甲醛[8]、硼氢化钠[9]、硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、乙醇、乙二醇、柠檬酸、葡萄糖、水合肼等。
化学还原法具有操作简单,反应条件温和,对仪器的要求低等优点。
铂纳米粒子的制备及其功能化研究
铂纳米粒子的制备及其功能化研究柴志华;赵玲;孙英娟;王彦霞【摘要】Pt纳米粒子作为典型的贵金属催化剂,具有高效的催化性和选择性.但一般Pt纳米粒子容易产生聚集沉淀,从而限制了其进一步的应用.本文通过制备嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚-4-乙烯基吡啶(PEG-b-P4VP)胶束为模板,通过氯铂酸与吡啶基团的络合作用,氯铂酸将负载到胶束的核上,然后利用硼氢化钠(NaBH4)还原得到胶束负载的Pt纳米粒子.通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线能谱仪(EDS)等对胶束进行了表征.结果表明,Pt纳米粒子成功负载到胶束上.在此基础之上,加入5,10,15,20-四-(4-对磺酸基苯基)-锌卟啉(ZnTPPS),制备出同时负载Pt 纳米粒子和ZnTPPS的PEG-b-P4VP/Pt/ZnTPPS复合胶束,对其进行了光谱表征和光学稳定性的测试.该复合胶束在光照产氢等领域有着重要的应用.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2016(013)006【总页数】6页(P63-67,90)【关键词】Pt纳米粒子;聚合物胶束;金属卟啉;光学稳定性【作者】柴志华;赵玲;孙英娟;王彦霞【作者单位】华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊 101601;华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊 101601;华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊101601;华北科技学院环境工程学院,北京东燕郊 101601【正文语种】中文【中图分类】TF123Pt纳米粒子作为典型的贵金属纳米材料，以其独特的光、电、磁和催化特性，较高的比表面积，使其具有高效的催化性和选择性［1］。
但是，Pt纳米粒子很容易聚集沉淀，降低了催化活性，从而极大限制了其进一步的应用。
因此人们利用各种模板材料将Pt纳米粒子进行负载，比如无机材料［2］和聚合物胶束［3］等，在增强其稳定性同时，提高Pt纳米粒子的催化活性。
另外一面，卟啉作为生命体中重要的功能分子，在紫外可见光区具有较强的吸光能力，能提供π－π跃迁和电荷转移，使其作为光敏剂而广泛应用［4］。
铂纳米微粒制备方法的研究
乳 液 法 等 ） 物 理 方 法 （ 空 蒸 镀 法 、 离 子 体 溅 射 和 真 等 法 、 子 束 外延法 等 ） 粒 。铂 纳 米 微 粒的 催 化 性 能 与 其
制 备 方 法 密 切 相 关 ， 粒 的 尺 度 、 貌 、 合 价 等 对 微 形 化
其 催 化 性 能 起 着 至 关 重 要 的 作 用 “ ， 外 ， 于 载 体 ］此 对
维普资讯
２０ 年第 １ 期 ０７ ２
内 蒙古 石 油化 工
５
铂 纳 米 微 粒 制 备 方 法 的 研 究
李 明元 毛立 群 。郭 建辉 。黄 在银 ， ， ，
（． １广西大学化学化 工学 院 ， 广西 ， 南宁
摘
５ ００ ；． ３ ０ ４ ２ 河南大学化学化工学院 ， 河南 ， 开封
制备方 法 大 致 分 为两 类 ， 化 学 法 （ 学还 原 法 、 即 化 微
醇 还 原 氯 铂 酸 ， 采 用 Ｎａ ｏ 并 ｉ ｔ ｎ聚 离 子 对 生 成 的 铂 纳 米 微 粒 进 行 表 面 修 饰 ， 到 平 均 粒 径 为 ４ｎ 的 铂 纳 得 ｍ 米 微 粒 。Ｎａ ｏ ｉ ｔ ｎ憎 水 性 极 强 的 高 分 子 主 链 和 亲 水 性 的 磺 酸 基 团 对 铂 纳 米 微 粒 具 有 良 好 的 化 学 修 饰 作 用 ， Ｎａ ｏ 且 ｉ ｔ ｎ聚 离 子 对 铂 存 在 位 阻 作 用 ， 铂 纳 米 使 微 粒 稳 定 吸 附 在 Ｎａ ｏ ｉ ｔ ｎ聚 离 子 上 而 彼 此 分 散 开 。陈
１ 前 言
‘
等 ｒ 。通 常 ， 护 剂 的 加入 量 对 铂 纳米 微 粒 尺 度有 １ 保 重 要 影 响 ， 纳 米 微 粒 的 团 聚 程 度 随 着 保 护 剂 的 加 铂
铂纳米颗粒的制备
铂纳米颗粒的制备
铂纳米颗粒是一种具有广泛应用前景的纳米材料，其制备方法也是当前研究的热点之一。
本文将介绍铂纳米颗粒的制备方法及其应用。
一、制备方法
1. 化学还原法
化学还原法是制备铂纳米颗粒的常用方法之一。
该方法的原理是将铂离子还原成铂纳米颗粒。
具体步骤为：将铂盐溶液加入还原剂溶液中，搅拌反应一段时间后，通过离心、洗涤等步骤得到铂纳米颗粒。
2. 水热法
水热法是一种简单易行的制备方法，其原理是在高温高压的条件下，将铂盐溶液与还原剂混合反应，形成铂纳米颗粒。
该方法具有操作简单、反应时间短等优点。
3. 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种制备高质量铂纳米颗粒的方法。
该方法的原理是将铂盐溶液与表面活性剂混合，形成胶体溶液，然后通过热处理、干燥等步骤得到铂纳米颗粒。
二、应用
铂纳米颗粒具有良好的催化性能、电化学性能等特点，因此在催化、电化学、生物医学等领域有广泛应用。
1. 催化
铂纳米颗粒在催化领域有着广泛的应用。
例如，铂纳米颗粒可以作为催化剂用于氧化还原反应、加氢反应等。
此外，铂纳米颗粒还可以用于制备燃料电池等。
2. 电化学
铂纳米颗粒在电化学领域也有着广泛的应用。
例如，铂纳米颗粒可以用于制备电极材料，用于电化学传感器等。
3. 生物医学
铂纳米颗粒在生物医学领域也有着广泛的应用。
例如，铂纳米颗粒可以用于制备药物载体，用于癌症治疗等。
铂纳米颗粒是一种具有广泛应用前景的纳米材料，其制备方法也是当前研究的热点之一。
未来，随着科技的不断发展，铂纳米颗粒的应用领域将会更加广泛。
白金族金属纳米粒子电催化剂的制备及其应用研究
白金族金属纳米粒子电催化剂的制备及其应用研究白金族金属，如铂、钯、铑等，作为电催化剂在反应体系中发挥了重要作用。
但是，其密集的电子结构带来了很高的吸附能力，使得电催化剂的结构与性能高度依赖于其制备方法和形态。
因此，探究白金族金属纳米粒子电催化剂的制备及其应用研究是当前研究的热点之一。
一、制备方法纳米粒子电催化剂的制备方法多种多样，常用的方法有溶剂还原法、共沉淀法、微乳液法等。
不同的制备方法会影响电催化剂的粒径、形态、表面结构等特征，进而影响其催化效果。
在白金族金属纳米粒子的制备中，相较于其他制备方法，电化学制备方法在操作简便、环境友好、可控性强等方面具有明显优势。
二、纳米粒子形态白金族金属纳米粒子的形态对于其电催化活性具有极其重要的影响。
例如，铂纳米粒子不同的形态和晶面展示会导致吸附能力和反应活性的不同。
常见的白金族金属纳米粒子形态有球形、立方体、六面体、多面体等。
研究表明，六面体纳米粒子具有更高的电催化活性，因为该形态下易于暴露111晶面，这是白金族金属的最活跃晶面之一。
三、电催化性能白金族金属纳米粒子电催化剂的电催化性能受多变量因素的影响，如粒径、形态、晶面展示等。
高效的电催化剂应具有高的催化效率、优异的稳定性和良好的电子传递特性。
研究者们在探究白金族金属纳米粒子电催化剂电催化性能时主要同样关注这些指标。
四、应用研究白金族金属纳米粒子电催化剂的应用广泛，如电池、燃料电池、电解水等领域。
其中，燃料电池是最为典型的应用之一。
由于白金族金属纳米粒子电催化剂具有高效的电催化性能，因此被广泛应用于电催化氧化反应中。
燃料电池中，化学反应负责产生电能，根据反应类型的不同，有阳极反应和阴极反应。
阴极反应多采用吸氧反应，需要高效的电催化剂催化此反应。
白金族金属纳米粒子电催化剂作为燃料电池中最主要的电催化剂，已经在实际应用中得到了广泛的应用。
总结：白金族金属纳米粒子电催化剂由于其高效的电催化性能，在燃料电池等领域中得到了广泛的应用。
水热法制备铂系金属纳米材料的研究进展
2018•08行他动忠当代化工研究 q Chenmical I ntermediate水热法制备铂系金属纳米材料的研究进展*魏沛务(河南省实验中学河南450003)摘要：铂系金属纳米材料因其优异的催化性能而受到科研界和工业界的广泛关注。
但高昂的成本限制了其大规模应用，因此制备出高 效、稳定的铂系金属催化剂显得尤为重要.针对这个问题，本文综述了水热法制备粕系金属纳米材料的研究现状，主要包含零维纳米颗粒、一维纳米线和二维纳米片，总结了目前研究成果及其优缺点，并对水热法制备以及铀系金属应用前景方面进行了展望。
关键词：铂系金属；水热法；纳米颗粒；纳米线；纳米片中图分类吾：T文献标识码：AResearch Progress in Preparation of Platinum-based Metal Nano-materials byHydrothermal MethodWei Peiyao(Experimental Middle School of He’nan Provicne，He’nan，450003)Abstract: Platinum-based metal nano-materials have attracted extensive attention from scientific research and industry f o r their excellent catalytic p erformance. However, the high cost limits its large-scale application, so it is p articularly important to prepare a highly efficient and s table platinum-based metal catalyst. In view o f t his problem, this paper summarizes the research status o f t he preparation o f p latinum-based metal nanomaterials by hydrothermal method, mainly including z ero-dimensional nanoparticles, one-dimensional n anowire and t wo-dimensional nanosheet. This paper summarized t he current r esearch results and t heir advantages and d isadvantages, and l ooked f orward t he application p rospect o f p latinum-based metal and h ydrothermal p reparation.Key wordsz platinum metals\ hydrothermal method-, nanoparticles\ nanowires；nanosheet1■引言铂系金属指元素周期表中的钌、铑、钯、锇、铱、铀六种元素。
铂族金属纳米材料的制备及其催化性能研究
铂族金属纳米材料的制备及其催化性能研究铂族金属纳米材料一直以来都是催化领域的重要研究对象，它的制备方法及其催化性能也一直是研究热点。
随着纳米材料技术的发展，铂族金属纳米材料的制备方法也得到了不断的改进，同时催化性能也得到了更加深入的研究。
本文将探讨铂族金属纳米材料的制备及其催化性能研究。
一、铂族金属纳米材料的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是一种常用的制备铂族金属纳米材料的方法，它利用高温高压的条件，使金属离子在溶液中形成核心，随后生成纳米材料。
溶剂热法的优点是可以得到粒径小、分散性好的金属纳米材料。
但是该方法需要高昂的设备和高温高压条件，成本较高。
2. 光还原法光还原法是一种利用光化学反应还原金属离子的方法，可以制备出尺寸均一、分散性好的纳米材料。
该方法成本较低，但其制备过程需要针对具体样品进行调整，需要对反应条件进行细致调控，否则会使制备出的纳米材料大小分布不均。
3. 微乳法微乳法是利用微乳液体作为介质，在其中溶解金属盐，利用还原剂还原金属盐，形成纳米材料。
该方法制备出的纳米材料具有高度分散性和较小的粒径，但是微乳法对还原剂的选择和数量要求比较高，且微乳液的制备过程相对复杂。
4. 等离子体法等离子体法是一种将金属离子暴露于等离子体的方法，利用等离子体和气相原子的碰撞和反应，使金属离子自组装成纳米材料。
等离子体法制备出的纳米材料具有尺寸均一、形态可控等优点，同时还具有很好的光电性能和电催化性能。
但是该方法需要特殊的设备，且对等离子体的稳定性要求较高。
二、铂族金属纳米材料的催化性能研究1. 氢化反应催化铂族金属纳米材料在氢化催化反应中具有很好的催化活性和选择性。
以铂为例，当其纳米材料的粒径小于1 nm时，其氢化反应催化活性可以达到非常高的水平。
2. 燃料电池催化燃料电池催化是一种利用氢、甲醇等燃料与氧气发生反应，产生电能的技术。
铂族金属是燃料电池催化剂的首选材料，铂族金属纳米材料的制备和优化对燃料电池的性能有着至关重要的作用。
燃料电池系统中低温合成法制备铂纳米颗粒
燃料电池系统中低温合成法制备铂纳米颗粒近年来，随着环境污染问题日益严重，燃料电池作为一种清洁能源技术受到了广泛关注。
为了提高燃料电池的性能，研究人员们不断地尝试各种方法来改善材料的性能，其中合成铂纳米颗粒是一个备受关注的研究方向。
铂作为燃料电池的催化剂，具有良好的催化性能，但是其高昂的价格限制了燃料电池技术的发展。
因此，寻找一种低成本、高效率的合成方法来制备铂纳米颗粒就显得尤为重要。
在燃料电池系统中，铂纳米颗粒的存在可以有效提高阳极和阴极的催化性能，从而提高整个燃料电池系统的效率。
目前，有许多合成方法被用来制备铂纳米颗粒，如溶剂热法、溶胶-凝胶法、微乳液法等。
然而，这些方法存在着某些局限性，如合成条件苛刻、成本高昂、产率低等。
因此，寻找一种简单易行、低成本的合成方法成为了当前研究的重要方向。
近年来，低温合成法作为一种具有潜力的铂纳米颗粒制备方法备受关注。
低温合成法不仅能够在较低的温度下完成合成过程，还能够控制颗粒的形貌和尺寸。
这种方法简单易行，且在合成过程中无需昂贵的试剂，因此备受研究者们的青睐。
在低温合成法中，影响铂纳米颗粒形貌和性能的因素有很多，比如前驱体的选择、还原剂的种类、溶剂的选择等。
通过优化这些合成条件，可以制备出具有良好催化性能的铂纳米颗粒。
此外，为了进一步提高铂纳米颗粒的性能，还可以通过掺杂其他金属或非金属元素的方法来改喎铂纳米颗粒的电催化性能。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，是一项具有重要意义的研究课题。
通过不断地优化合成条件，我们有望制备出更加优异的铂纳米颗粒，为燃料电池技术的发展提供更多可能性。
希望在未来的研究中，可以进一步深入探讨这一领域，并取得更多创新性的成果。
利用微生物自催化和非自催化机理合成铂纳米颗粒的方法
利用微生物自催化和非自催化机理合成铂纳米颗粒的方法铂（Pt）在现代工业制备中常被用作催化剂，如汽车催化转化器、燃料电池等。
由于铂纳米颗粒具有良好的催化性能，已成为当前纳米材料领域的研究热点之一。
本文将介绍一种利用微生物自催化和非自催化机理合成铂纳米颗粒的方法。
一、微生物合成铂纳米颗粒微生物合成铂纳米颗粒是利用微生物的细胞外酶、蛋白质和多糖等活性分子在生物体内将铂离子还原成铂纳米颗粒。
这种方法简单易行、环境友好、重金属来源广泛且质量稳定可控，因此备受关注。
目前的微生物合成铂纳米颗粒研究主要集中在菌株的筛选和培养条件的优化方面。
对于筛选菌株而言，首先要选出对铂离子高效还原的菌株，如枯草芽孢杆菌、嗜热菌、铜绿假单胞菌等。
其次，通过微生物菌株菌株的形态、生长速度及抗性等生理特性，在最合适的培养条件下促进铂离子还原为铂纳米颗粒。
这些条件可能包括温度、压力、pH值、有机物质等。
二、非自催化合成铂纳米颗粒非自催化合成铂纳米颗粒是利用化学还原法、溶胶-凝胶法等化学方法将铂离子还原成铂纳米颗粒。
这种方法可以获得高度纯净且粒度均匀的铂纳米颗粒，缺点是存在环境污染和废物处理问题。
在非自催化合成铂纳米颗粒中，还原剂是决定纳米颗粒性质的关键因素。
常见的还原剂有氢气、乙醇、甲醇等。
其中，甲醇对环境污染小，并能在室温下有效还原铂离子，是非常优秀的还原剂。
同时，催化剂如PVP（聚乙烯吡咯烷酮）、CTAB（十六烷基三甲基铵溴）等也对合成铂纳米颗粒具有重要的调节作用。
三、微生物与非自催化合成铂纳米颗粒的优缺点相比非自催化合成铂纳米颗粒，微生物合成的铂纳米颗粒具有以下优点：1. 生物合成的铂纳米颗粒无需添加任何化学还原剂，因此不会产生任何污染物及其他有害物质。
2. 微生物合成铂纳米颗粒可以在无害的、低温低压的条件下进行合成，更加环境友好。
3. 微生物合成铂纳米颗粒能获得各种形态和大小的铂纳米颗粒，同时具有高度可控和重现性。
而非自催化合成铂纳米颗粒的优点则在于，其合成需要的技术条件和设备成熟，可以获得高质量、高纯度的铂纳米颗粒。
一种铂纳米颗粒及其制备方法[发明专利]
![一种铂纳米颗粒及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f8332d3e58eef8c75fbfc77da26925c52cc59123.png)
专利名称：一种铂纳米颗粒及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：陈天有,程朝,易昌凤,徐祖顺
申请号：CN201810708520.6
申请日：20180702
公开号：CN108971516B
公开日：
20220503
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种铂纳米颗粒及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将溶解有四正辛基溴化铵和树枝状聚合物的甲苯溶液与溶解有氯亚铂酸钾的水溶液混合，在室温下剧烈搅拌0.5‑2小时后，静止分层并收集上层液体；2)所述的上层液体转移到反应器中，然后在氢气氛围下反应
48‑96小时，制备得到的铂纳米颗粒经离心分离收集。
本发明的铂纳米颗粒的制备方法以廉价易得的氢气作为还原剂，而且在室温下进行，免去加热等所带来的能耗。
此外，所制备的铂纳米颗粒的尺寸与树枝状聚合物的尺寸相近，铂纳米颗粒的尺寸在一定范围内可控，从而拓宽了以树枝状聚合物作为模板制备铂纳米颗粒的尺寸范围。
申请人：湖北大学
地址：430000 湖北省武汉市武昌区友谊大道368号
国籍：CN
代理机构：连云港联创专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：金波
更多信息请下载全文后查看。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铂纳米微粒制备方法的研究李明元1,毛立群2,郭建辉2,黄在银1(1.广西大学化学化工学院,广西,南宁 530004;2.河南大学化学化工学院,河南,开封 475001) 摘 要:分散型铂纳米微粒和负载型铂纳米微粒都是重要的催化剂。
制备尺度可控、粒度分布均一的铂纳米微粒,对提高其催化活性和选择性,以及延长其使用寿命具有重要的意义。
本文介绍了分散型和负载型铂纳米微粒常用的制备方法,讨论了各方法的制备原理及其优缺点。
关键词:纳米铂;制备方法;分散型;负载型1 前言铂及其合金在石油和化学工业中主要用作催化剂,对加氢反应,氧化反应具有较好的催化性能[1-2]。
近年来随着纳米科学与技术研究的不断深入,研究工作者发现纳米铂由于具有比表面积高和因而显示出的更高的催化活性,使得关于纳米铂的制备及催化性能研究成为热点[3-5]。
铂纳米微粒的制备方法大致分为两类,即化学法(化学还原法、微乳液法等)和物理方法(真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等)。
铂纳米微粒的催化性能与其制备方法密切相关,微粒的尺度、形貌、化合价等对其催化性能起着至关重要的作用[6],此外,对于载体型纳米铂催化剂而言,载体的性质也同样对纳米铂的催化性能也会产生影响。
本文简述了铂纳米微粒的制备方法,主要介绍各种制备方法的原理及其优缺点,以及运用这些方法制备*铂纳米微粒所取得的进展。
2 分散型铂纳米微粒的制备分散型铂纳米微粒的制备方法主要有化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等。
目前关于负载型铂纳米微粒的制备研究较多,而分散型铂纳米微粒的制备研究相对较少。
2.1 化学还原法化学还原法制备纳米铂微粒,一般是在含有金属铂的盐或者酸里面加入还原剂还原高价铂到铂单质,然后经过洗涤、过滤、干燥、煅烧等处理后得到催化剂铂纳米粉体。
常用的还原剂有甲醛[7]、多聚甲醛[8]、硼氢化钠[9]、硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、乙醇、乙二醇、柠檬酸、葡萄糖、水合肼等。
化学还原法具有操作简单,反应条件温和,对仪器的要求低等优点。
但是用化学还原法制备铂纳米微粒需要加入还原剂、保护剂等,在后处理过程中需采用高温焙烧的方法将它们除去。
而在焙烧过程中容易造成保护剂的碳化和铂纳米微粒的团聚[10],因此化学还原法不容易得到小尺度,且粒度均一的铂纳米微粒。
保护剂主要有聚合物、有机配合物、壳聚糖、表面活性剂等[11]。
通常,保护剂的加入量对铂纳米微粒尺度有重要影响,铂纳米微粒的团聚程度随着保护剂的加入量的增加而减小。
唐浩林等[12]在碱性条件下(pH=8.5)用无水乙醇还原氯铂酸,并采用Nafion聚离子对生成的铂纳米微粒进行表面修饰,得到平均粒径为4nm的铂纳米微粒。
Nafio n憎水性极强的高分子主链和亲水性的磺酸基团对铂纳米微粒具有良好的化学修饰作用,且Nafion聚离子对铂存在位阻作用,使铂纳米微粒稳定吸附在Nafion聚离子上而彼此分散开。
陈卫等[13-14]在碱性条件下用甲醇做还原剂还原氯铂酸,分别在加入保护剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和没有加入保护剂的条件下制得了平均粒径为2.5nm 的球状铂纳米微粒。
杨玉琴等[15]在加入保护剂PVP 下,用两种还原剂乙醇和硼氢化钠还原氯铂酸制得铂纳米微粒。
他们的研究表明,加入的保护剂越多,得到的铂纳米微粒就越小,分散性也越好,但是保护剂加入的越多,制备的铂纳米颗粒的催化性能就越低。
他们还发现,用硼氢化钠做为还原剂制备的铂纳米微粒较小并且很少有团聚现象。
吕高孟等[16]以吡啶为保护剂,在室温条件下以硼氢化钾为还原剂制得了粒径在2.0～3.0nm的铂纳米微粒。
用吡啶作保护剂解决了空气对保护剂的破坏从而使胶体纳米铂可以较长时间地存在。
但胶体纳米铂难以分离,因此他们所制备的铂纳米粒子并没有从胶体中分离出来。
由Fox研究小组[17]用聚芳醚二硫树枝状分子作保护剂得到启发,张伟等[18]用聚芳醚三乙酸铵树枝分子作为保护剂制得了平均粒径为2.5nm的铂纳米微粒。
聚芳醚三乙酸铵树枝分子上的羟基与铂纳米微粒之间有较强的相互作用,使其具有较好的稳定性,不宜发生团聚。
2.2 微乳液法微乳液中油包水型(W/O)的水核尺寸小且彼此分离,不同水核内不能进行物质交换,因此适当的微乳液可以制备出尺寸和大小都比较均一且分散性好的纳米微粒[19]。
微乳液中组分的比例对纳米微粒5 2007年第12期 内蒙古石油化工收稿日期:2007-08-14基金项目:河南省教育厅资助项目(2007150007)的形成有很大的影响,通过调节微乳液中水核的大小可以对纳米粒子的粒径和稳定性进行精确控制。
但是微乳液法制备的铂纳米微粒不易分离出来,分离后得到的纳米微粒尺寸不很均匀,从而影响其催化活性。
罗阳明等[20]用水合肼做还原剂,在十六烷基三甲基溴化胺-正辛醇-水组成的微乳液中制得了粒径为6～8nm的铂纳米微粒,并且研究了微乳液的配比和水含量的多少对铂纳米微粒大小的影响,铂纳米微粒的平均粒径随着水含量增加而增大。
邵庆辉等[21]同样用水合肼做还原剂,在十六烷基三甲基溴化铵-正辛醇-环己烷-水形成的微乳液中制备了粒径约为3nm的铂纳米微粒,微粒分布均匀且极少团聚,并且发现溶水量大的微乳液制备的铂纳米微粒粒径较小。
2.3 吸氢多次还原法吸氢多次还原法是在已经生成的铂核表面吸附氢气,用氢气还原高价铂在已经生成的铂核表面继续沉积铂。
只要原始铂核足够小,通过控制吸氢还原的次数就能得到大小不同的铂纳米微粒,吸氢多次还原法是一种控制纳米微粒尺度的新方法。
杜玉扣等[22]在制备的铂溶胶表面吸附氢,还原氯铂酸,得到铂纳米微粒。
他们通过控制吸附氢的次数来控制铂纳米微粒的大小,经过32次吸附氢,制备了粒径可在1.8～14.1nm范围内变化的铂纳米微粒,平均每次吸氢增长0.4nm,且得到的铂纳米微粒具有较好的单分散性。
周秋华等[23]在PVP的保护下用化学还原的方法制备了Pt-PVP铂纳米微粒,通过在Pt-PVP表面吸附氢还原氯金酸得到表面负载不同量金原子的纳米铂催化剂。
3 负载型铂纳米微粒的制备进展铂纳米微粒具有高表面能,容易发生团聚。
若将铂纳米微粒负载在载体上可有效地阻止其团聚。
有些载体能协同铂一起产生催化作用,从而提高催化活性。
据此,可以把载体分为活性载体和惰性载体。
惰性载体主要有活性炭、炭黑、碳纳米管、富勒烯等各种含碳的载体,它们本身较少参与或者不参与催化反应。
活性载体主要是金属和金属氧化物如铂基、金基[24]、氧化铝、二氧化钛等,它们本身能起到催化剂的作用。
制备负载型铂纳米微粒的常用方法有化学还原法、浸渍法,微乳液法、离子交换法、电化学沉积法、光(激光)还原法、微波辅助法、真空蒸镀法等。
其中,化学还原法、微乳液法、离子交换法等制备铂纳米微粒需要用到还原剂,因此统称为化学法。
还原剂的加入引入了比较难以除去的杂质,使催化剂的性能受到一定的影响。
而用浸渍法、电化学沉积法、光(激光)还原法、微波辅助法、真空蒸镀法等制备铂催化剂不加入化学还原剂,引入的杂质相对较少,制备出来的催化剂因而具有较好的催化性能。
3.1 化学还原法用化学还原法制备负载型铂纳米微粒与制备分散型铂纳米微粒相似,负载型铂纳米微粒的制备是在高价Pt的化学还原过程中加入载体,使纳米铂直接沉淀在载体上。
常用的载体为纳米级粉体或者多孔型固体,如纳米二氧化钛粉体、氧化铝粉体、碳纳米管、沸石等。
通常,载体的选择和处理对催化剂的催化性能有较大的影响。
毕迎普等用硝基甲烷[10]、甲醛[25]做还原剂制备了Pt/ -Al2O3催化剂,他们发现,改变pH值可以较好控制纳米微粒的粒径。
于志辉等[26]利用硼氢化钠还原HAuCl4和H2PtCl6的混合溶液,制备了纳米Pt、纳米Au-Pt双金属溶胶。
用半胱氨酸做为偶联层,利用自组装技术在玻碳电极上制备了Au-Pt/半胱氨酸/玻碳电极。
纳米Au-Pt双金属溶胶中纳米粒子平均粒径为12.6nm,Au∶Pt≈1∶1,Pt固溶于Au的合金,呈面心立方结构。
张云河等[27]分别用乙醇和甲醛为还原剂制备了负载在碳纳米管上,粒径为3nm左右的铂纳米颗粒。
研究表明,在较高的浓度下进行还原反应和对碳纳米管进行化学修饰预处理,能制备粒度更小、性能更优越的燃料电池催化剂Pt/M WNT s。
陈煜等[8]以多聚甲醛和碳酸钠的混合溶液为还原剂制备了负载在碳纳米管上,粒径为3.6nm、4.0nm、11.9nm的铂纳米微粒,并研究了用不同温度处理碳纳米管对负载在其上面的铂纳米微粒大小的影响。
杨晓伟等[28]以硝酸处理的洋葱状富勒烯[OLFs]作为载体,用甲醛还原氯铂酸,制备了粒径分布在1.5～2.5nm的铂微粒。
洋葱状富勒烯[OLFs]粒径分布在40～20nm之间,是性能优良的惰性载体,它具有良好的抗腐蚀性,高的导电性,较大的比表面积。
T iO2作为光催化剂时只能吸收波长较短的紫外线,且光生电子-空穴对容易发生复合,因而量子效率较低,而采用贵金属沉积则可以有效抑制电子-空穴对的复合[29-30]。
杨鸿辉等[31]用水合肼作还原剂还原氯铂酸,在纳米TiO2-x Nx的表面负载单质铂,得到Pt/T iO2-x Nx。
当铂含量为0.05%时,表面的铂纳米微粒平均粒径为10nm且分布均匀。
3.2 浸渍法浸渍法就是将载体放在适当的活性物质的溶液中浸泡,让活性组分附着在载体上面,然后通过洗涤、干燥、焙烧后得到产物。
浸渍法制备的活性纳米微粒具有较宽的尺寸分布,难以精确控制活性组分的粒径。
浸渍法一般要求用金属铂的易溶盐,因为铂盐在焙烧时易分解成铂单质。
此外,由于载体能改变催化剂的性能,通常对载体要进行前期处理[32]。
姚彦丽等[33]用浸渍法制备了Pt/C催化剂。
在碳纳米管上引进活性官能团是沉积贵金属的常用方法[34],能很好地增加碳纳米管的溶解性和反应活性。
姚彦丽等用浸渍法得到负载在碳纳米管上铂纳米微粒。
刘渝等[35]用浸渍法在氧化铝纳米微粒上负载Pt得到Pt/Al2O3催化剂,并且发现Pt/A l2O3的粒径大于16nm时表面活性原子的比例较低,Pt/ Al2O3的粒径小于16nm时表面失去一部分活性中心,在Pt/Al2O3的平均粒径为16nm时,显示出最好的催化性能。
杜春雨等[36]用Pt(N H3)4Cl2和Pt6内蒙古石油化工 2007年第12期 (NH3)2(NO2)2为前驱体制备了Pt/C纳米催化剂。
发现用Pt(N H3)2(N O2)2为前驱体制备的晶粒细小均匀,催化活性较高,而用Pt(NH3)4Cl2为前驱体制备的晶粒易发生团聚。
3.3 微乳液法用微乳液法制备负载型铂纳米微粒时,首先要用微乳液法合成铂纳米微粒,然后把生成的铂纳米微粒负载在载体上面。
微乳液法制备的负载型铂纳米微粒不易分离,分离后得到的纳米微粒尺寸不很均匀,从而使其催化活性降低。