一種超薄Rh納米片組成的納米花的製備方法與流程

2023-08-10 05:15:21

本發明涉及一種rh納米花的製備方法，尤其涉及一種超薄rh納米片組成的納米花的製備方法，該rh納米花作為催化劑對合成氨展現出較高的催化活性和穩定性。

背景技術：

近些年，貴金屬催化劑一直深受廣大科研者的關注，由於其在各個領域(例如電化學催化、化學催化、生物製藥等)都有著優異的催化活性。然而由於其價格昂貴，全球儲量低的缺點，嚴重的限制了它的商業化發展。

近幾年的研究表明，二維材料可以大大提升催化劑的原子利用率，從而大大提升了催化劑的催化活性，因此受到了越來越多的關注。二維材料具有超大的比表面積，更多的活性位點等優點。因此，尋找製備超薄的二維貴金屬納米材料的方法，成為了當前材料領域的熱點問題。然而，二維貴金屬材料由於動力學難以控制而難被合成出來。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於提供一種簡單有效的氰膠還原方法製備超薄rh納米片組成的納米花的方法。

解決上述技術問題所採用的技術方案由下述步驟組成：

1、製備rhcl3-k3co(cn)6氰膠

將rhcl3水溶液和k3co(cn)6水溶液混合均勻，在75～100℃下加熱反應20～36小時，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。

2、製備超薄rh納米片組成的納米花

將rhcl3-k3co(cn)6氰膠與甲醛水溶液混合，在160～190℃下還原反應10～16小時，反應結束後冷卻、離心、洗滌、乾燥，得到超薄rh納米片組成的納米花。

上述步驟1中，所述rhcl3水溶液中rhcl3的濃度為0.025～0.3mol/l，k3co(cn)6水溶液中k3co(cn)6的濃度為0.05～0.3mol/l，rhcl3與k3co(cn)6的摩爾比為1:0.25～2；優選rhcl3水溶液中rhcl3的濃度為0.05～0.15mol/l，k3co(cn)6水溶液中k3co(cn)6的濃度為0.05～0.15mol/l，rhcl3與k3co(cn)6的摩爾比為1:0.5～1。

上述步驟1中，進一步優選在90～95℃下還原反應24小時。

上述步驟2中，所述rhcl3-k3co(cn)6氰膠與甲醛水溶液的體積比為1.5～5:1，優選rhcl3-k3co(cn)6氰膠與甲醛水溶液的體積比為2～4:1，所述甲醛水溶液中甲醛的質量濃度為20％～40％。

上述步驟2中，進一步優選在180℃下還原反應12小時。

本發明的有益效果如下：

1、本發明採用氯化銠和鈷氰化鉀為原料合成rhcl3-k3co(cn)6氰膠，以rhcl3-k3co(cn)6氰膠為前驅體，再以甲醛做還原劑，採用簡單的氰膠還原法將rhcl3-k3co(cn)6氰膠前驅體還原，即可得到形狀規則、尺寸均一、分散性及穩定性良好的rh納米片組成的納米花。

2、本發明不需要較長的反應時間，不需要複雜的ph調控過程，操作簡單，產品產量高且均一性好，適合大規模生產。

3、本發明製備的rh納米片組成的納米花與商業化銠相比，對合成氨催化反應展現出優異的電催化活性和穩定性，在合成氨領域具有潛在的應用前景。

附圖說明

圖1是實施例1製備的rh納米片組成的納米花的tem圖。

圖2是實施例1製備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖3是實施例2製備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖4是實施例3製備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖5是實施例4製備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖6是實施例5製備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖7是實施例6製備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖8是rh黑和實施例1製備的rh納米片組成的納米花分別電催化合成氨測試圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明的保護範圍不僅限於這些實施例。

實施例1

1、製備rhcl3-k3co(cn)6氰膠

將1ml0.05mol/l三氯化銠水溶液和0.5ml0.05mol/l六氰合鈷酸鉀水溶液超聲混合均勻，在95℃下加熱反應24小時，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。

2、製備超薄rh納米片組成的納米花

向1.5mlrhcl3-k3co(cn)6氰膠中加入0.5ml質量濃度為37％～40％的甲醛水溶液，在180℃下加熱反應12小時，反應結束後冷卻至常溫，離心分離、用去離子水洗滌、60℃乾燥，得到超薄rh納米片組成的納米花(見圖1和圖2)，納米片的厚度為1.0～1.1nm。

實施例2

本實施例的步驟1中，將1ml0.05mol/l三氯化銠水溶液和1ml0.05mol/l六氰合鈷酸鉀水溶液超聲混合均勻，在95℃下加熱反應24小時，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。其他步驟與實施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見圖3)。

實施例3

本實施例的步驟1中，將1ml0.05mol/l三氯化銠水溶液和0.5ml0.05mol/l六氰合鈷酸鉀水溶液超聲混合均勻，在80℃下加熱反應24小時，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。其他步驟與實施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見圖4)。

實施例4

本實施例的步驟2中，向1.5mlrhcl3-k3co(cn)6氰膠中加入1ml質量濃度為37％～40％的甲醛水溶液，在180℃下加熱反應12小時，其他步驟與實施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見圖5)。

實施例5

本實施例的步驟2中，向1.5mlrhcl3-k3co(cn)6氰膠中加入0.5ml質量濃度為37％～40％的甲醛水溶液，在200℃下加熱反應12小時，其他步驟與實施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見圖6)。

實施例6

本實施例的步驟1中，將1ml0.15mol/l三氯化銠水溶液和1ml0.15mol/l六氰合鈷酸鉀水溶液超聲混合均勻，在75℃下加熱反應36小時，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。其他步驟與實施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見圖7)。

發明人採用實施例1得到的超薄rh納米片組成的納米花電催化合成氨，具體方法為：將4mg超薄rh納米片組成的納米花加入1ml由乙醇、水、萘酚按體積比為3:7:0.33混合的混合液中，混合均勻，取所得混合液20μl滴加0.5×0.5cm2碳布上，待乾燥後即可用於電化學測試，測試結果見圖8。由圖8可見，與商業化rh黑相比，本發明製備的rh納米片組成的納米花對電化學合成氨具有超高的電催化活性。