不使用保护气氛和还原剂超声制备纳米钯颗粒

为柱 状 晶体 ：纳 米 钯 粒 子 在 溶 液 中 的 稳 定分 散 存 在 主要 与 ＦＴ— Ｉ Ｒ 揭 示 的 ＰＶＰ 羰 基 基 团与 钯 原 子 存 在一 定 的配 位 吸附 作 用 和 ＰＶＰ 的长链 空 间位 阻 效应 有 关 ．
关键 词 金属材料， 纳米钯粒子， 聚乙 烯 吡咯烷酮， 氯化钯， 超声
分类号
Ｏ ６ １ ４ ， ０ ６ ４ ４
文章编号
１ ０ ０ ５ — ３ ０ ９ ３ （ ２ ０ ０ ７ ） ０ ３ － ０ ３ ２ ９ － ０ ４
Ｓ ｏ ｎｏｃ ｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｆ Ｐｄ ｎ ａ ｎｏ ｐａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈｏ ｕｔ ｇ ａ ｓ
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Ｍａ ｎ ｕ ｓ ｃ ｒ ｉ ｐ ｔ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｄ Ｏｃ ｔ ｏ ｂ ｅ ｒ １ ０ ，２ ０ ０ ６ ； ｉ ｎ ｒ ｅ ｖｉ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍ Ｆ ｅ ｂ ｒ ｕ ｒｙ ａ １ ２ ， ２ ０ ０ ７ ．
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不使 用保护气氛和还 原剂超声制备纳米钯颗粒
王艳 丽 谭 德新 徐 国财 章建 忠
（ 安徽理工大学化学工程系 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ １ ）
木 Fra Baidu bibliotek
摘 要 在存在微量聚乙烯吡咯烷酮 （ Ｐ ＶＰ） 、 不用气氛保护和还原剂的条件下超声还原氯化钯水溶液，合成出单分散纳米金属
钯粒子， 用 ＴＥＭ 、ＨＲＴＥＭ 、ＦＴ－ Ｉ Ｒ、ＸＲＤ 等技术进行了表征．ＴＥＭ 、 ＨＲＴＥＭ 观察表明纳米金属钯粒子表现出单分散性，
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纳 米金 属 粒子 的 新型 技术 ．在各 种 不 同的钯 盐 溶液 中， 用超声 技术制 备 的纳米金属 钯粒 子 比其它方 法所
制 备的 纳米粒 子具有更 小 的粒径 和更 窄的粒 径分 布 ， 但 是使 用了惰性 气氛保 护或还 原剂 ． 使 用惰性 气氛保
护， 使 反应体 系繁 杂 【 ６ １ ７ ］ ； 而还 原剂 ， 如 溴化 肉豆蔻基
金 ＱＮ２ ０ ０ ６ １ ７资助项 目． ２ ０ ０ ６年 １ ０月 ｉ ０日收到初稿； ２ ０ ０ ７年 ２月 １ ２日收到修改稿． 本 文 联 系人 ： 徐国财， 教 授
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３ ３ ０
材 料 研 究 学 报
２ １ 卷
超声 原位法制 备单分散 纳米钯 颗粒 ， 探讨 钯纳米 粒子 的微 观结构 和稳 定分散 机理 １ 实验 方法 将 一定 量 的氯 化钯 （ Ｐ ｄ Ｃ Ｉ ２ ， 分 析 纯） 放 入 烧杯 中， 加入 适 量的二 次 去离子 水， 然 后将 其放 入 自行设 计的反 应器 内， 温度 控制在 ４ ５ ４ － ２℃， 启动超 声 波仪 （ 型号 Ｔ Ｙ９ ８ 一 Ｉ Ｉ Ｉ ， 频率 为 ２ ０ ｋ Ｈｚ ， 输 出功率 ２ ０ ０ ￣１ ２ ０ ０
Ａ Ｂ ＳＴ Ｒ Ａ Ｃ Ｔ Ｍｏ ｎ ｏ ｄｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ｐ ａｌ ｌ ａ ｄ ｉ ｕ ｍ ｎ ａ ｎ ｏｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｃ ａｎ ｂ ｅ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｕ Ｉ ｔ ｒ ａ ｓ ｏｎ ｉ ｃ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｇ ａ ｓ
ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ ｖ ｉ ｎ ｙ ｌ ｐ ｙ ｒ ｒ ｏ ｌ ｉ ｄ ｏ ｎ ｅ （ Ｐ Ｖ Ｐ ） ． Ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｎ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍ ｎ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｐ ａ ｌ ｌ ａ ｄ ｉ ｕ ｍ ｎ ａ ｎ ｏ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ
三 甲胺 【 ６ Ｊ 、乙二醇 Ｉ Ｓ ］ 或抗 坏血酸 ［ ０ ］ 等， 不仅参 加化 学反应 ， 还 加快 了离子 的还原速 度 ， 形 成 的晶种较大 ， 致使形 成 的 晶粒 扩散 困难 ， 发 生团聚 ， 纳 米钯 的粒径 变大 ．本 文在 没 有任 何气 氛保 护 且不 加还 原剂 的条 件下 ， 以水溶性 高分 子 Ｐ Ｖ Ｐ 作 为稳 定分散 剂 ， 使用
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第 ２ １卷 第 ３期
２ ０ ０ ７年 ６月
材
料
研
究
学
报
Ｖｏ１ ． ２１ Ｎｏ． ３ Ｊｕｎｅ ２ ０ ０ ７
ＣＨＩ ＮＥＳＥ Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬＳ ＲＥＳＥＡＲＣＨ
Ｕ Ｉ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ
纳米材料 在化学 、 光 学、电学和磁 学等性 质方 面 具有 诸 多优越 的性 能 ［ １ ］ ＿纳 米钯 作为 良好 的储氢 材 料 、导 电浆 料， 特别 是 多相 催化 材料 而备 受 瞩 目 － ２ Ｊ ＿
学还 原 Ｐ ｄ Ｃ１ ２ ［ 驯 ； 超 临界 Ｃ０ ２还 原 Ｐ ｄ （ Ｏ Ａｃ ） ２ ［ Ｊ 及 在含 有还 原剂 的体 系中超声还 原 Ｐ ｄ Ｃ １ ２ ［ ５ ］ 等等 ． 其 中
超 声还 原 以特 有 的能 量作 用形 式发 展 成 为一 种制 备
制 备纳 米钯 的技 术 亦随 其在 多相 催化 领 域 中的 应用
而 变得 越发 重要 ． 目前 已有 多种方 法 制备 不 同形 状 和尺 寸 的钠 米钯颗 粒： 在 Ｎ ａ Ｂ Ｈ 等还 原剂存 在下化
教育 部 科技 基 金重 点 ２ ０ ６ ０ ６ ４ 、 安 徽 省 高 校科 研 基 金 ２ ０ ０ ４ ｋ ｊ ０１ ５ ｚ ｄ、 安 徽 省 自然 科 学基 金 ０ ５ ０ ４ ４ ０ ９ ０ ７和 安徽 理 工 大 学 青年 科 学 研 究基
ｗ 连 续 可调） ， 控制 超声 输 出功率 在 ２ ０ ０ Ｗ 左右 ， 超
域 ［ １ ２ ， １ ３ ［ ． 对于样 品 Ａ、 Ｂ反应体 系， 液相 区和本体 溶
液 区是 Ｐ ｄ 。 ＋超声还 原纳米 Ｐ ｄ 质 的主要 场所．在
制备 样 品 Ａ 的反应 体 系 中， 水分 子 吸收超 声 能量产 生 ． Ｈ和 ． ＯＨ． 由于 Ｐ ｄ ＋ 强氧 化 电位 （ 标准 氧化还 原 电位值 为 ＋０ ． ９ ２ Ｖ ） ， 溶液 中的 Ｐ ｄ 很 容易 与 ・ Ｈ 发 生反 应， 还 原成钯原 子， 还原速率 难以控制 ， 容 易 团 聚， 进 而颜色 深化快， 反应结 束几分钟 后， 悬浮液就 开 始 分层 ， 黑色 粒子 沉积 在烧 杯底 部： 而 在制备 样 品 Ｂ 的反应 体 系 中， Ｐ ｄ ＋与 Ｐ Ｖ Ｐ 分 子 上 的 Ｎ 和 Ｏ 首 先 形成 配位络 合 离子， 降低 了钯离 子 的氧化 电位 ， 配 位络合 离子 与声致 自由基发 生反应， 有效 控制 了钯 离 子 的还 原速率 ， 还 原得 到钯 晶 团簇 ， 金 属粒 子表 面被