微波法合成凹土/鉑納米複合材料的方法
2023-09-18 16:05:35 2
專利名稱：微波法合成凹土/鉑納米複合材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種凹凸棒黏土納米複合材料的製備，尤其涉及一種凹土 /鉬納米複合材料的製備方法，即一種凹凸棒黏土負載鉬納米複合材料的製備方法。
背景技術：
凹凸棒黏土 (簡稱凹土)是一種納米尺寸的天然化合物，為富鎂鋁矽酸鹽。具有密度小(2. O 2. 3 g/cm3)、內部多孔道、比表面積大(可達500 m2/g)、吸水性強以及不易被電解質所絮凝等特性，因而具有強的吸附能力、良好的耐熱性、抗鹽、鹼的腐蝕等特殊性能，將其用於催化劑的載體具有許多潛在的特殊用途。目前有關凹土納米複合材料的研究應用還處在開始階段，而且對於凹土納米材料本身而言，導電性比較差。
以凹土作為載體，將貴金屬鉬修飾在凹土上，製成凹土 /鉬納米複合材料，可以有效的提高凹土的導電性，並賦予一定的催化性能，有望在電化學和催化領域中得到應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型的凹土 /鉬納米複合材料的製備方法，所述的方法選擇微波加熱方法，在凹土、Pt金屬鹽及還原劑共同存在的條件下，快速加熱將Pt還原並負載在凹土表面，得到凹土 /鉬納米複合材料。本發明是通過以下技術方案實現的
一種微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，其特徵是將提純淨化的凹土超聲分散在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，加入Pt11或Ptiv鹽溶液，充分混合均勻，加入還原劑，混合均勻後在微波的輻射下反應，鉬金屬離子還原後負載在凹土表面，反應產物冷卻、洗滌、乾燥即可得到凹土/鉬納米複合材料。所述的方法由下列步驟組成
步驟I)將提純淨化的凹土超聲分散在聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度為4-8 g/L,凹土含量為2-2. 5 g/L。步驟2)在上述溶液中加入Pt11或Ptiv鹽溶液，充分混合均勻，混合溶液中Pt11或Ptiv鹽的濃度為2-3 mmol/L。步驟3)將步驟2)得到的溶液中加入還原劑，混合均勻後轉移至微波化學反應器中，微波加熱反應，鉬離子還原後負載在凹土表面，反應產物冷卻至室溫，離心、洗滌、乾燥後得到凹土/鉬納米複合材料。所述的Pt11 鹽溶液為 PtCl2、K2PtCl4 或 Na2PtCl4, Ptiv 鹽溶液為 K2PtCl6 或 H2PtCl6。所述的還原劑為硼氫化鈉、檸檬酸三鈉、抗壞血酸、次磷酸鈉或亞磷酸鈉，優選抗壞血酸。與現有技術比較，本發明具有以下突出特點
凹土是一種天然納米材料，價格低廉，具有很高的內、外比表面積，凹土具有優良的吸附性能，其表面含有豐富-0H，這些官能團能夠將金屬離子吸附在其表面，在微波輻射下，抗壞血酸等還原劑將金屬Pt離子還原，所得到的鉬納米粒子負載在凹土的表面，獲得凹土負載Pt納米粒子。在合成溶液中加入非離子型表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，該表活劑含有疏水性的[N - C2H3Jn骨架結構，而該骨架結構上又連有親水性的側基，因此，當PVP分散在水溶液中時，其中的C=O鍵和含N基團將會暴露在溶液表面。因此，一旦有Pt生成，PVP分子中的C=O鍵以及N 將會與Pt原子結合，形成共價鍵，牢固地吸附到Pt粒子表面，從而對Pt納米粒子起到很好的分散作用。利用微波法進行合成，與傳統水熱法相比較，該方法具有耗時短、簡單易行、節能和效率高等特點。本發明所得到的凹土 /鉬納米複合材料，負載在凹土表面的Pt為絨球狀納米粒子，其粒徑為5 20 nm，通過從放大圖可以明顯的看到這種結構是由許多2 3 nm的鉬納米粒子聚集在一起形成的，因此，該結構具有更大的比表面。所得到的凹土/鉬納米複合材料中，鉬納米粒子均勻的分布在棒狀凹土結構上，給凹土的開發應用開創了一個新的領域，提高凹土的經濟附加值。下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述。本發明的保護範圍並不以具體實施方式
為限，而是由權利要求加以限定。
圖I為本發明的凹土 /鉬納米複合材料的X射線粉末衍射(XRD)。圖2為本發明的凹土 /鉬納米複合材料的透射電子顯微鏡(TEM)。
具體實施例方式實施例I
微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，包括下列步驟
1)40mL的蒸餾水中加入O. 25 g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌溶解後再加入O. I g提純淨化的凹土，超聲分散；
2)在上述混合液中加入4.3 mL的K2PtCl4 (10 mg/mL)溶液攪拌I小時；
3)最後，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉移至微波化學反應器中，接上冷凝水，設定功率為200 W，微波加熱反應3分鐘後，取出，自然冷卻至室溫，取出樣品超聲洗滌，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘乾後得到凹土 /鉬納米複合材料。透射電鏡觀察，所得的凹土 /鉬納米複合材料中，凹土棒狀結構表面均勻負載絨球狀Pt納米結構,其粒徑為5 20 nm,該結構是由由許多2 3 nm的鉬納米粒子聚集在一起組成的。實施例2
微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，包括下列步驟
1)40mL的蒸餾水中加入O. 25 g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌溶解後再加入O. I g提純淨化的凹土，超聲分散；
2)在上述混合液中加入5.3 mL的H2PtCl6 · 6H20 (10 mg/mL)溶液攪拌I小時；3)最後，加入5 mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉移至微波化學反應器中，接上冷凝水，設定功率為200 W，微波加熱反應3分鐘後，取出，自然冷卻至室溫，取出樣品超聲洗滌，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘乾後得到凹土 /鉬納米複合材料。透射電鏡觀察，與實施例I所得到的產品比較，結構基本類似。實施例3
微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，包括下列步驟
1)40mL的蒸餾水中加入O. 20 g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌溶解後再加入O. I g提純淨化的凹土，超聲分散；
2)在上述混合液中加入5.O mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液攪拌I小時； 3)最後，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉移至微波化學反應器中，接上冷凝水，設定功率為200 W，微波加熱反應3分鐘後，取出，自然冷卻至室溫，取出樣品超聲洗滌，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘乾後得到凹土 /鉬納米複合材料。透射電鏡觀察，與實施例I所得到的產品比較，結構基本類似。實施例4
微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，包括下列步驟
1)40mL的蒸餾水中加入O. 20 g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌溶解後再加入O. I g提純淨化的凹土，超聲分散；
2)在上述混合液中加入2.50 mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液攪拌I小時；
3)最後，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉移至微波化學反應器中，接上冷凝水，設定功率為200 W，微波加熱反應3分鐘後，取出，自然冷卻至室溫，取出樣品超聲洗滌，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘乾後得到凹土 /鉬納米複合材料。透射電鏡觀察，與實施例I所得到的產品比較，絨球狀Pt納米結構的粒徑為5 10 nm。實施例5
微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，包括下列步驟
1)50mL的蒸餾水中加入O. 25 g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌溶解後再加入O. I g提純淨化的凹土，超聲分散；
2)在上述混合液中加入5.O mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液攪拌I小時；
3)最後，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉移至微波化學反應器中，接上冷凝水，設定功率為200 W，微波加熱反應2分鐘後，取出，自然冷卻至室溫，取出樣品超聲洗滌，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘乾後得到凹土 /鉬納米複合材料。透射電鏡觀察，與實施例4所得到的產品比較，結構基本類似。實施例6
微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，包括下列步驟
1)50mL的蒸餾水中加入O. 3 g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌溶解後再加入O. I g提純淨化的凹土，超聲分散；
2)在上述混合液中加入7.O mL的K2PtCl6 (10 mg/mL)溶液攪拌I小時；
3)最後，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉移至微波化學反應器中，接上冷凝水，設定功率為200 W，微波加熱反應2分鐘後，取出，自然冷卻至室溫，取出樣品超聲洗滌，水洗、乙醇洗各三次，60 1烘乾後得到凹土 /鉬納米複合材料。透射電鏡觀察，與實施例I所得到的產品比較， 結構基本類似。
權利要求
1.一種微波法合成凹土 /鉬納米複合材料的方法，其特徵在於將凹土超聲分散在聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，加入Pt11或Ptiv鹽溶液，充分混合均勻，加入還原劑，混合均勻後在微波的輻射下反應，鉬金屬離子還原後負載在凹土表面，反應產物冷卻、洗滌、乾燥即可得到凹土 /鉬納米複合材料。
2.根據權利要求I所述的合成凹土/鉬納米複合材料的方法，其特徵在於，所述的方法包括下列步驟 步驟I)將提純淨化的凹土超聲分散在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，聚乙烯吡咯烷酮溶液的濃度為4-8 g/L,凹土含量為2-2. 5 g/L ； 步驟2)在上述溶液中加入Pt11或Ptiv鹽溶液，充分混合均勻，混合溶液中Pt11或Ptiv鹽的濃度為2-3 mmol/L ； 步驟3)在步驟2)的溶液中加入還原劑，混合均勻後轉移至微波化學反應器中，微波加熱反應，鉬離子還原後負載在凹土表面，反應產物冷卻至室溫，離心、洗滌、乾燥後得到凹土/鉬納米複合材料。
3.根據權利要求I或2所述的合成凹土/鉬納米複合材料的方法，其特徵在於，所述的Pt11 鹽為 PtCl2' K2PtCl4 或 Na2PtCl4, Ptiv 鹽為 K2PtCl6 或 H2PtCl60
4.根據權利要求I或2所述的合成凹土/鉬納米複合材料的方法，其特徵在於，所述的還原劑為硼氫化鈉、檸檬酸三鈉、抗壞血酸、次磷酸鈉或亞磷酸鈉。
5.根據權利要求4所述的合成凹土/鉬納米複合材料的方法，其特徵在於，所述的還原劑為抗壞血酸。
6.根據權利要求I或2所述的合成凹土/鉬納米複合材料的方法，其特徵在於，所述的凹土 /鉬納米複合材料中，負載在凹土表面的Pt為絨球狀納米粒子，粒徑為5 20 nm。
全文摘要
一種微波法合成凹土/鉑納米複合材料的方法，將提純淨化的凹土超聲分散在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，加入PtII或PtIV鹽溶液，充分混合均勻，加入還原劑，混合均勻後在微波的輻射下反應，還原鉑金屬離子在凹土表面，反應產物冷卻、洗滌、乾燥即可得到凹土/鉑納米複合材料。本發明方法具有節能、環保、快速和工藝簡單等特點，所得到的凹土/鉑納米複合材料中的鉑納米粒子均勻的分布在棒狀凹土結構上，開創了凹土開發應用的新領域。
文檔編號B01J23/42GK102847532SQ20121038401
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者張卉, 林慧清, 蔡稱心, 吳萍 申請人:南京師範大學