專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高性能納米金屬催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化劑的制備方法，尤其涉及一種高性能納米金屬催化劑的制 備方法。
背景技術(shù)：
納米金屬催化劑是指粒徑在數(shù)納米至數(shù)百納米的金屬催化劑，具有比表面 積高，催化活性好等特點(diǎn)，在化工，材料，能源等行業(yè)起著十分重要的作用。 常用的納米催化劑的制備方法有含浸法，沉淀法，溶膠凝膠法，水熱法等。
在此背景下，如何制備粒度小、比表面積高的納米催化劑是納米催化劑研
究開(kāi)發(fā)的重要內(nèi)容。用硼氫化物(MBH4， M=Li， Na， K)在水溶液中還原金屬 鹽是一種制備納米金屬或金屬硼化物的方法。在該方法中，金屬離子在水溶液 中被硼氫根離子所還原，形成納米級(jí)的黑色金屬或金屬硼化物。制備過(guò)程通常 把金屬鹽溶液與硼氫化物溶液混合，或者把金屬鹽固體加入硼氫化物溶液，也 可以把固體硼氫化物加入到金屬鹽溶液中。這種方法獲得的金屬或金屬硼化物 的粒度易受多種反應(yīng)條件的影響，粒度通常在20和500納米，不易控制。本發(fā) 明通過(guò)在硼氫化物溶液中加入適量氫氧化物，使之與金屬鹽溶液混合后先生成 該金屬的亞穩(wěn)態(tài)氫氧化物膠體溶液，再使膠體還原成納米金屬或金屬硼化物。 由于膠體粒子可作為金屬納米粒子沉淀的核心，并且膠體能有效地阻止粒子的 長(zhǎng)大，因此能獲得粒徑為10 20納米的金屬或金屬硼化物催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高性能納米金屬催化劑的 制備方法。
高性能納米金屬催化劑的制備方法是將100毫升0.001 5M的金屬鹽溶液 和100毫升硼氫化物和氫氧化物溶液加入反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，硼氫化物的濃度 為0.001 10M,金屬鹽溶液中金屬離子的摩爾數(shù)與硼氫化物溶液中氫氧根離子 的摩爾數(shù)之比為1/3 2/3，反應(yīng)首先生成該金屬的氫氧化物膠體，然后生成納米 金屬或金屬硼化物沉淀；經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，得到粒徑為10 20納米的金屬 或金屬硼化物催化劑。
所述的金屬鹽溶液為鐵鹽溶液、鈷鹽溶液、鎳鹽溶液或銅鹽溶液。同時(shí)金 屬鹽溶液為鹵化物溶液、硫酸鹽溶液或硝酸鹽溶液。硼氫化物為硼氫化鋰、硼 氫化鈉或硼氫化鉀。氫氧化物為氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
本發(fā)明通過(guò)在水溶液中先生成催化金屬的亞穩(wěn)態(tài)氫氧化物膠體溶液，再使 其在硼氫化物還原劑的作用下還原成金屬態(tài)。由于膠體是由極微小的膠體粒子 組成，在還原過(guò)程中作為金屬或金屬硼化物沉淀的核心，并且膠體的性質(zhì)能有
效地阻止顆粒的合并和長(zhǎng)大，使得生成的催化金屬或其硼化物具有IO納米左右
的微小粒經(jīng)，因此具有高比表面積和高催化活性。在制備過(guò)程中，氫氧化物的 添加量具有決定性的作用。如果添加量小，不足以生成氫氧化物膠體溶液，則 得不到超細(xì)納米粒徑的催化劑。如果添加量過(guò)大，則產(chǎn)生穩(wěn)定的氫氧化物沉淀， 硼氫化物無(wú)法使之還原成金屬態(tài)，也無(wú)法得到高性能的納米金屬催化劑。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將100毫升0.1M氯化鈷溶液加到100毫升0.5M硼氫化鈉和0.2M氫氧化 鈉溶液中，反應(yīng)首先生成藍(lán)色氫氧化鈷膠體，然后生成黑色硼化鈷沉淀。經(jīng)過(guò) 濾，清洗，干燥，得到粒徑為10 20納米的硼化鈷催化劑。 實(shí)施例2
將100毫升0.05M硫酸鎳溶液加到100毫升0.1M硼氫化鉀和0.09M氫氧 化鉀溶液中，反應(yīng)首先生成綠色氫氧化鎳膠體，然后生成黑色硼化鎳沉淀。經(jīng) 過(guò)濾，清洗，干燥，得到粒徑為10 20納米的硼化鎳催化劑。 實(shí)施例3
將100毫升0.1M氯化亞鐵溶液加到100毫升0.3M硼氫化鋰和0.2M氫氧 化鋰溶液中，反應(yīng)首先生成氫氧化亞鐵膠體，然后生成黑色硼化鐵沉淀。經(jīng)過(guò) 濾，清洗，干燥，得到粒徑為10 20納米的硼化鐵催化劑。 實(shí)施例4
將100毫升0.2M硫酸銅溶液加到100毫升0.6M硼氫化鉀和0.3M氫氧化 鉀溶液中，反應(yīng)首先生成氫氧化銅膠體，然后生成微細(xì)金屬銅沉淀。經(jīng)過(guò)濾， 清洗，干燥，得到粒徑為20納米的銅催化劑。 實(shí)施例5
將100毫升0.05M硝酸鈷溶液加到100毫升0.2M硼氫化鉀和0.15M氫氧 化鉀溶液中，反應(yīng)首先生成藍(lán)色氫氧化鈷膠體，然后生成黑色硼化鈷沉淀。經(jīng) 過(guò)濾，清洗，干燥，得到粒徑為10 20納米的硼化鈷催化劑。 實(shí)施例6
將100毫升0.1M氯化鎳溶液加到100毫升0.4M硼氫化鈉和0.2M氫氧化 鈉溶液中，反應(yīng)首先生成綠色氫氧化鎳膠體，然后生成黑色硼化鎳沉淀。經(jīng)過(guò)
濾，清洗，千燥，得到粒徑為10 20納米的硼化鎳催化劑。 實(shí)施例7
將100毫升0.001M的鈷鹽溶液和100毫升硼氫化鈉和氫氧化鈉溶液加入反 應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，硼氫化鈉的濃度為O.OOIM，鈷鹽溶液中鈷金屬離子與硼氫化 鈉溶液中氫氧根離子的摩爾數(shù)之比為1/3，反應(yīng)首先生成藍(lán)色氫氧化鈷膠體，然 后生成黑色硼化鈷沉淀；經(jīng)過(guò)濾，清洗，干燥，得到粒徑為IO納米的硼化鈷催 化劑。 實(shí)施例8
將100毫升5M的鈷鹽溶液和100毫升硼氫化鈉和氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)器 中進(jìn)行反應(yīng)，硼氫化鈉的濃度為IOM，鈷鹽溶液中鈷金屬離子與硼氫化鈉溶液 中氫氧根離子的摩爾數(shù)與之比為2/3，反應(yīng)首先生成藍(lán)色氫氧化鈷膠體，然后生 成黑色硼化鈷沉淀；經(jīng)過(guò)濾，清洗，干燥，得到粒徑為20納米的硼化鈷催化劑。
權(quán)利要求
1．一種高性能納米金屬催化劑的制備方法，其特征在于將100毫升0.001～5M的金屬鹽溶液和100毫升硼氫化物和氫氧化物溶液加入反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，硼氫化物的濃度為0.001～10M，金屬鹽溶液中金屬離子的摩爾數(shù)與硼氫化物溶液中氫氧根離子的摩爾數(shù)之比為1/3～2/3，反應(yīng)首先生成該金屬的氫氧化物膠體，然后生成納米金屬或納米金屬硼化物沉淀；經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，得到粒徑為10～20納米的金屬或金屬硼化物催化劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能納米金屬催化劑的制備方法，其特征在 于所述的金屬鹽溶液為鐵鹽溶液、鈷鹽溶液、鎳鹽溶液或銅鹽溶液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能納米金屬催化劑的制備方法，其特征在 于所述的金屬鹽溶液為鹵化物溶液、硫酸鹽溶液或硝酸鹽溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能納米金屬催化劑的制備方法，其特征在 于所述的硼氫化物為硼氫化鋰、硼氫化鈉或硼氫化鉀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能納米金屬催化劑的制備方法，其特征在 于所述的氫氧化物為氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能納米金屬催化劑的制備方法。它是將100毫升0.001～5M的金屬鹽溶液和100毫升硼氫化物和氫氧化物溶液加入反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，硼氫化物的濃度為0.001～10M，金屬鹽溶液中金屬離子的摩爾數(shù)與硼氫化物溶液中氫氧根離子的摩爾數(shù)之比為1/3～2/3，反應(yīng)首先生成該金屬的氫氧化物膠體，然后生成納米金屬或納米金屬硼化物沉淀；經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥，得到粒徑為10～20納米的金屬或金屬硼化物催化劑。本發(fā)明在水溶液中先生成催化金屬的氫氧化物膠體溶液，由于膠體粒子在還原過(guò)程中作為金屬或金屬硼化物沉淀的核心，并且膠體能有效地阻止顆粒的合并和長(zhǎng)大，因此得到了粒徑為10納米左右的具有高比表面和高催化活性的納米金屬或金屬硼化物。
文檔編號(hào)C22B5/00GK101362105SQ20081016165
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者劉賓虹 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)