一種Pt@C納米球的製作方法

2023-05-01 05:18:21 1

本發明屬於催化技術領域，尤其涉及一種pt@c納米球。

背景技術：

貴金屬材料本身具有優異的催化性能，而納米尺寸的貴金屬顆粒由於表面缺少原子會產生較多的不飽和鍵，較易與其他原子結合用以平衡其表面能，因此貴金屬納米顆粒表現出較高的化學活性。同時，貴金屬納米粒子和塊體貴金屬相比，具有更大的比表面積，即其表面原子暴露的比例更大，暴露的活性位點更多，更易於接觸反應物，在催化反應應用中，可以更好的催化反應底物進行化學鍵斷裂或是重構，從而擁有更好的催化活性和更高的選擇性。因此，對貴金屬納米材料類催化劑的開發和應用等方面的研究具有十分重要的意義。

目前，研究者一直致力於開發具有高的催化活性以及高利用率的pt類催化劑。隨著鉑納米粒子的尺寸減小，其比表面積增大，表面原子數增加，能大大提高其催化性能。但是小尺寸的鉑納米粒子面臨著不能穩定存在的問題，即高比表面能導致鉑納米粒子非常容易團聚，易被氧化。因此，製備穩定的小尺寸的鉑納米催化劑是一項非常具有挑戰的工作。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種pt@c納米球，該方法操作簡單、可重複性較高。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種pt@c納米球，所述pt@c納米球的外徑為80-120nm，包括厚度為30nm的碳殼，鉑納米顆粒粒徑約2-5nm，呈團簇狀成核。pt@c納米球的製備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將1g葡萄糖溶解於20ml去離子水中，加入0.006g質量分數為97％的乙醯丙酮粉末，攪拌分散均勻後將溶液移到水熱反應釜中，180℃中水熱反應4h；

(2)將產物離心、依次使用去離子水和無水乙醇洗滌、真空乾燥後得到pt@c納米球。

本發明的有益效果是：pt@c納米球中外殼碳層的存在對貴金屬納米催化劑形成有效保護，避免了納米催化劑的聚集和氧化，提高了催化劑的活性和穩定性。本方法操作簡單，工藝參數可控，可重複性很高。且製備的pt@c納米球在對硝基苯酚催化加氫製備對氨基苯酚等方面有著廣泛的應用。

附圖說明

圖1中a是pt@c納米球的sem圖片，b、c、d是pt@c納米球不同倍數的tem圖片；

圖2是是pt@c納米球的eds圖片；

圖3是pt@c納米球的xrd圖片；

圖4是pt@c納米球核殼結構形成過程的掃描電鏡圖；

圖5是pt@c納米球作為催化劑的催化效果圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於

本技術：
所附權利要求書所限定的範圍。

實施例1

本實施例採用水熱法製備pt@c納米球步驟如下：

將1g葡萄糖溶解於20ml去離子水中，加入0.006g質量分數為97％的乙醯丙酮粉末，攪拌分散均勻後將溶液移到水熱反應釜中，180℃中水熱反應4h；將產物離心、依次使用去離子水和無水乙醇洗滌、真空乾燥後得到pt@c納米球，如圖1a(掃描電鏡圖)和圖1b、c、d(透射電鏡圖)所示。

從圖1a中可以看到水熱法製得的pt@c納米球形貌均勻，分散性好，粒徑約為100nm左右。由於鉑元素的原子序數比碳元素的原子序數大而導致兩種元素襯度不同，因而掃描電鏡圖可以看到鉑核較碳層明顯更亮。圖1b中可以更加直觀的觀察到pt@c納米球的核殼結構，結合圖1c的高倍透射電鏡圖片可以看到內核為2-5nm的pt納米粒子團聚形成的納米簇結構，直徑約為50nm左右，外殼為約25nm厚的碳層。從圖一d的hrtem圖中可以看到明顯的晶格條紋，且晶格間距為0.23nm，對應鉑的(111)晶面，驗證了納米簇成分為鉑元素。

圖2為pt@c納米球的eds譜圖，可以看到該結構中含有pt、c元素，譜圖中cu元素制樣時帶入。pt@c納米球的xrd如圖3所示，在39°、46°、68°位置出現三個較強的特徵峰，匹配pt的標準卡片(jcpdscardno.04-0802)，分別對應面心立方結構鉑的(111)、(200)和(220)三個衍射晶面。說明所製備的pt@c納米球中具有立方面心立方結構的鉑單質，這與圖2中的eds表徵結果相吻合。

實施例2

本實施例研究pt@c納米球的形成過程。

乙醯丙酮鉑常溫下不溶於水，故該反應常溫下不能進行，而在反應釜中高溫高壓的環境下，溶解後的鉑離子會被葡萄糖還原形成鉑納米顆粒並進一步團聚，如圖4a所示。隨著反應的繼續進行，葡萄糖會發生碳化，形成多孔碳層包覆在鉑納米糰簇周圍，且隨著反應時間繼續增加，碳層逐漸增厚，最終形成核殼結構的pt@c納米球，如圖4b、c所示。

實施例3

本實施例將實施例1製備的pt@c納米球用於硝基苯酚的催化加氫，具體為：

步驟：配置1mol/l的nabh4(還原劑，還原對硝基苯酚)溶液2ml，5.0×10-4mol/l的對硝基苯酚(4-np)溶液100ml，取50ml配製好的4-np溶液和1mlnabh4加入到100ml燒杯中,超聲均勻後，先取一次樣進行紫外吸收測試，做參照物。然後加入3mgag-pt@c納米球，超聲混合均勻進行紫外吸收測試。每隔2min取樣2ml，每次取樣之後進行紫外吸收測試。

如圖5所示，在沒有加入pt@c納米催化劑時，在400nm左右出現一個強的吸收峰，對應對硝基苯酚的吸收特徵峰。加入pt@c納米催化劑後，在300nm左右出現一個新的峰，對應4-硝基苯胺的特徵吸收峰。隨著時間的增加，對硝基苯酚的特徵峰越來越弱，4-硝基苯胺的特徵峰越來越強，直到反應進行14min後，曲線基本穩定，說明4-np被徹底催化還原了。該實施例揭示了的pt@c納米球對於降解有機汙染，處理工業廢水方面有突出的應用前景。