本發(fā)明涉及一種rh納米花的制備方法，尤其涉及一種超薄rh納米片組成的納米花的制備方法，該rh納米花作為催化劑對(duì)合成氨展現(xiàn)出較高的催化活性和穩(wěn)定性。

背景技術(shù)：

近些年，貴金屬催化劑一直深受廣大科研者的關(guān)注，由于其在各個(gè)領(lǐng)域(例如電化學(xué)催化、化學(xué)催化、生物制藥等)都有著優(yōu)異的催化活性。然而由于其價(jià)格昂貴，全球儲(chǔ)量低的缺點(diǎn)，嚴(yán)重的限制了它的商業(yè)化發(fā)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(lái)越多的關(guān)注。二維材料具有超大的比表面積，更多的活性位點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此，尋找制備超薄的二維貴金屬納米材料的方法，成為了當(dāng)前材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。然而，二維貴金屬材料由于動(dòng)力學(xué)難以控制而難被合成出來(lái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種簡(jiǎn)單有效的氰膠還原方法制備超薄rh納米片組成的納米花的方法。

解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案由下述步驟組成：

1、制備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(yīng)20～36小時(shí)，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。

2、制備超薄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(yīng)10～16小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻、離心、洗滌、干燥，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(yōu)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(jìn)一步優(yōu)選在90～95℃下還原反應(yīng)24小時(shí)。

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(yōu)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(zhì)量濃度為20％～40％。

上述步驟2中，進(jìn)一步優(yōu)選在180℃下還原反應(yīng)12小時(shí)。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明采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(qū)體，再以甲醛做還原劑，采用簡(jiǎn)單的氰膠還原法將rhcl3-k3co(cn)6氰膠前驅(qū)體還原，即可得到形狀規(guī)則、尺寸均一、分散性及穩(wěn)定性良好的rh納米片組成的納米花。

2、本發(fā)明不需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，不需要復(fù)雜的ph調(diào)控過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品產(chǎn)量高且均一性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

3、本發(fā)明制備的rh納米片組成的納米花與商業(yè)化銠相比，對(duì)合成氨催化反應(yīng)展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性，在合成氨領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1制備的rh納米片組成的納米花的tem圖。

圖2是實(shí)施例1制備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖3是實(shí)施例2制備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖4是實(shí)施例3制備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖5是實(shí)施例4制備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖6是實(shí)施例5制備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖7是實(shí)施例6制備的rh納米片組成的納米花的sem圖。

圖8是rh黑和實(shí)施例1制備的rh納米片組成的納米花分別電催化合成氨測(cè)試圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

1、制備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(yīng)24小時(shí)，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。

2、制備超薄rh納米片組成的納米花

向1.5mlrhcl3-k3co(cn)6氰膠中加入0.5ml質(zhì)量濃度為37％～40％的甲醛水溶液，在180℃下加熱反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至常溫，離心分離、用去離子水洗滌、60℃干燥，得到超薄rh納米片組成的納米花(見(jiàn)圖1和圖2)，納米片的厚度為1.0～1.1nm。

實(shí)施例2

本實(shí)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(yīng)24小時(shí)，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。其他步驟與實(shí)施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見(jiàn)圖3)。

實(shí)施例3

本實(shí)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(yīng)24小時(shí)，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。其他步驟與實(shí)施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見(jiàn)圖4)。

實(shí)施例4

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

實(shí)施例5

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

實(shí)施例6

本實(shí)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(yīng)36小時(shí)，得到rhcl3-k3co(cn)6氰膠。其他步驟與實(shí)施例1相同，得到超薄rh納米片組成的納米花(見(jiàn)圖7)。

發(fā)明人采用實(shí)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，待干燥后即可用于電化學(xué)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖8。由圖8可見(jiàn)，與商業(yè)化rh黑相比，本發(fā)明制備的rh納米片組成的納米花對(duì)電化學(xué)合成氨具有超高的電催化活性。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種超薄Rh納米片組成的納米花的制備方法，該方法以氯化銠和鈷氰化鉀為原料合成RhCl3?K3Co(CN)6氰膠前驅(qū)體，再以甲醛做還原劑，采用氰膠還原法還原RhCl3?K3Co(CN)6氰膠前驅(qū)體，即可得到形狀規(guī)則、尺寸均一、分散性及穩(wěn)定性良好的Rh納米片組成的納米花。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，制得的Rh納米花對(duì)合成氨催化反應(yīng)展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性，在電化學(xué)合成氨方面有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：陳煜;劉慧敏;漢術(shù)和
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.25
技術(shù)公布日：2017.10.10