贵金属基多孔双金属纳米材料的绿色制备

发布时间：2020-07-19 02:06

【摘要】：作为潜在的绿色溶剂,离子液体(ionic liquids,ILs)在无机纳米材料制备方面显示出许多独特的优势,并用于制备具有特殊形貌和优异性能的纳米材料。然而,应用ILs进行双金属纳米材料的合成却鲜有报道。近几年发展起来的低共熔溶剂(DESs)和ILs具有许多相同的特征和性质,被认为是一类新的ILs类似物。其价格非常便宜,但在无机纳米材料制备方面仅有少许报道,在双金属纳米材料的制备上还未见报道。贵金属Pt作为燃料电池用催化剂虽然具有很高的活性,但由于有限的资源、昂贵的价格和易中毒等问题限制了它们的应用。本文将金属Pt与便宜的金属相结合,采用ILs和DESs辅助的方法合成Pt基多孔结构的双金属纳米催化剂。主要研究内容如下:1.采用ILs水溶液,在[C_(12)mim]Cl辅助下,于温和的条件下(40℃)一步制备出粒径约为40 nm的多孔PtCu合金球形纳米颗粒,采用HAADF-STEM、SEM、TEM、XRD和XPS等表征技术对产物的形貌、组成和结构进行了分析。系统研究了前驱物摩尔比、反应温度、ILs的种类等对PtCu双金属纳米材料结构和形貌的影响,应用TEM、UV-Vis和FTIR等手段对多孔PtCu纳米合金的生长机理进行了研究。所制备的多孔PtCu纳米合金催化剂在甲酸的电催化氧化中表现出较好的电化学活性和较高的稳定性。2.以PVP为稳定剂,在[C_(14)mim]Br调控作用下,90℃在水溶液中一锅制备出中心富含Pd外部富含Pt的粒径约为35 nm的PtPd双金属纳米材料,它具有由粒径约3 nm的小颗粒聚集而成的2-4 nm孔径的多孔结构。研究表明,ILs浓度和前驱物摩尔比对产物形貌具有显著影响。另外,考察了其作为催化剂对甲酸电催化氧化的催化活性。3.应用新兴的DESs溶剂,进行了PtPd和PtCu多孔纳米合金的制备研究。在由氯化胆碱和草酸组成的DESs辅助下,从水溶液中一锅制备出具有正六面体结构的多孔PtPd纳米合金;在由氯化胆碱和乙二醇组成的DESs辅助下,制备出粒径约为50 nm的多孔PtCu纳米合金材料。采用HAADF-STEM、SEM、TEM、XRD和EDX等技术对产物的形貌和结构进行了研究,表明DESs的浓度、种类和前驱物摩尔比对多孔PtPd和PtCu双金属纳米合金形貌、结构和电催化性能具有显著的影响。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：

但仍然保持其连续性。金属前驱物（如离子型和中性非极性区域的尺寸和形貌，ILs 可以通过空位和电子保护阻止金属阳离子和阴离子中带有官能团的 ILs 可以在合成过程中使纳米由阳离子和阴离子组成，可以吸附在颗粒上起到稳定剂的作用。粒子相互作用，作为结构导向剂或覆盖剂能控制材料的形貌[24-2

图 1-2 [C4mim][PF6]辅助合成的金纳米枝晶的 SEM 图[27]合物中的相互作用力在材料合成也具有重要意义。ILs 中、偶极子、范德华力、π-π 共轭和空间效应等[1]。这些一个完全不同的化学环境，有利于制备出颗粒尺寸较小料。ILs 系统中的静电力已被广泛研究。例如，通过光]中能够合成出具有可控形貌的各向异性 Au 纳米粒子[28子之间存在静电相互作用。AuCl4-通过光诱导被还原为地吸附在 Au 的特定晶面上，诱导 Au 纳米簇的组装以生 或包含 ILs 的体系可聚集形成胶束、囊泡、乳胶、微乳板或导向剂用来可控合成具有不同形貌的纳米材料[1]。I各种材料。例如，用[C4mim][BF4]水溶液形成的囊泡作线组成的硫化铋（Bi2S3）纳米花[29]。囊泡的形成，基团[BF4]-。当含有氯化铋（BiCl3）和双乙酰硫酰胺的前

DESs 特殊的性能，可以精巧的设计合成 DESs 来用以指导纳米材料的合成。最 DESs 制备出的纳米材料主要包括贵金属纳米粒子、多孔碳材料、过渡金属化ESs 自身作为的功能材料等[37]。在许多的能源转换体系中，例如燃料电池以及水分离设备，催化剂起到非常重。贵金属通常表现出很好的催化活性[38]。催化性能通常由材料的表面性能决定合成具有高表面活性和高表面积的贵金属纳米粒子尤为重要。特殊形貌的纳米暴露出高指数晶面，可以极大的提高催化剂的催化性能。DESs 可作为完美的剂，来控制合成有序的纳米催化剂。Sun 等在氯化胆碱和尿素组成的 DESs 体系HAuCl4和抗坏血酸反应，合成了星形的 Au 纳米粒子[39]，如图 1-3 所示。在还的反应中，暴露的（331）晶面提高了 Au 纳米粒子的催化性能。反应过程中，定剂和结构引导剂，反应在室温即可完成。这意味着 DESs 不仅作为溶剂，也导向剂的功能。这项工作表明，DESs 在合成具有较高表面活性的贵金属纳米具有很大的潜力。

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本文编号：2761742