專利名稱：微波法合成凹土/鉑納米復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凹凸棒黏土納米復(fù)合材料的制備，尤其涉及一種凹土 /鉬納米復(fù)合材料的制備方法，即一種凹凸棒黏土負(fù)載鉬納米復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
凹凸棒黏土 (簡(jiǎn)稱凹土)是一種納米尺寸的天然化合物，為富鎂鋁硅酸鹽。具有密度小(2. O 2. 3 g/cm3)、內(nèi)部多孔道、比表面積大(可達(dá)500 m2/g)、吸水性強(qiáng)以及不易被電解質(zhì)所絮凝等特性，因而具有強(qiáng)的吸附能力、良好的耐熱性、抗鹽、堿的腐蝕等特殊性能，將其用于催化劑的載體具有許多潛在的特殊用途。目前有關(guān)凹土納米復(fù)合材料的研究應(yīng)用還處在開(kāi)始階段，而且對(duì)于凹土納米材料本身而言，導(dǎo)電性比較差。
以凹土作為載體，將貴金屬鉬修飾在凹土上，制成凹土 /鉬納米復(fù)合材料，可以有效的提高凹土的導(dǎo)電性，并賦予一定的催化性能，有望在電化學(xué)和催化領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的凹土 /鉬納米復(fù)合材料的制備方法，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還原并負(fù)載在凹土表面，得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)合材料的方法，其特征是將提純凈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，混合均勻后在微波的輻射下反應(yīng)，鉬金屬離子還原后負(fù)載在凹土表面，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻、洗滌、干燥即可得到凹土/鉬納米復(fù)合材料。所述的方法由下列步驟組成
步驟I)將提純凈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，混合均勻后轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，微波加熱反應(yīng)，鉬離子還原后負(fù)載在凹土表面，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，離心、洗滌、干燥后得到凹土/鉬納米復(fù)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(yōu)選抗壞血酸。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下突出特點(diǎn)
凹土是一種天然納米材料，價(jià)格低廉，具有很高的內(nèi)、外比表面積，凹土具有優(yōu)良的吸附性能，其表面含有豐富-0H，這些官能團(tuán)能夠?qū)⒔饘匐x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(fù)載在凹土的表面，獲得凹土負(fù)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(jié)構(gòu)，而該骨架結(jié)構(gòu)上又連有親水性的側(cè)基，因此，當(dāng)PVP分散在水溶液中時(shí)，其中的C=O鍵和含N基團(tuán)將會(huì)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(huì)與Pt原子結(jié)合，形成共價(jià)鍵，牢固地吸附到Pt粒子表面，從而對(duì)Pt納米粒子起到很好的分散作用。利用微波法進(jìn)行合成，與傳統(tǒng)水熱法相比較，該方法具有耗時(shí)短、簡(jiǎn)單易行、節(jié)能和效率高等特點(diǎn)。本發(fā)明所得到的凹土 /鉬納米復(fù)合材料，負(fù)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(guò)從放大圖可以明顯的看到這種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)具有更大的比表面。所得到的凹土/鉬納米復(fù)合材料中，鉬納米粒子均勻的分布在棒狀凹土結(jié)構(gòu)上，給凹土的開(kāi)發(fā)應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的領(lǐng)域，提高凹土的經(jīng)濟(jì)附加值。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。


圖I為本發(fā)明的凹土 /鉬納米復(fù)合材料的X射線粉末衍射(XRD)。圖2為本發(fā)明的凹土 /鉬納米復(fù)合材料的透射電子顯微鏡(TEM)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)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，攪拌溶解后再加入O. I g提純凈化的凹土，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(shí)；
3)最后，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，接上冷凝水，設(shè)定功率為200 W，微波加熱反應(yīng)3分鐘后，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烘干后得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。透射電鏡觀察，所得的凹土 /鉬納米復(fù)合材料中，凹土棒狀結(jié)構(gòu)表面均勻負(fù)載絨球狀Pt納米結(jié)構(gòu),其粒徑為5 20 nm,該結(jié)構(gòu)是由由許多2 3 nm的鉬納米粒子聚集在一起組成的。實(shí)施例2
微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)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，攪拌溶解后再加入O. I g提純凈化的凹土，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(shí)；3)最后，加入5 mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，接上冷凝水，設(shè)定功率為200 W，微波加熱反應(yīng)3分鐘后，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烘干后得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。透射電鏡觀察，與實(shí)施例I所得到的產(chǎn)品比較，結(jié)構(gòu)基本類似。實(shí)施例3
微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)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，攪拌溶解后再加入O. I g提純凈化的凹土，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(shí)； 3)最后，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，接上冷凝水，設(shè)定功率為200 W，微波加熱反應(yīng)3分鐘后，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烘干后得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。透射電鏡觀察，與實(shí)施例I所得到的產(chǎn)品比較，結(jié)構(gòu)基本類似。實(shí)施例4
微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)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，攪拌溶解后再加入O. I g提純凈化的凹土，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(shí)；
3)最后，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，接上冷凝水，設(shè)定功率為200 W，微波加熱反應(yīng)3分鐘后，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烘干后得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。透射電鏡觀察，與實(shí)施例I所得到的產(chǎn)品比較，絨球狀Pt納米結(jié)構(gòu)的粒徑為5 10 nm。實(shí)施例5
微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)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，攪拌溶解后再加入O. I g提純凈化的凹土，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(shí)；
3)最后，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，接上冷凝水，設(shè)定功率為200 W，微波加熱反應(yīng)2分鐘后，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烘干后得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。透射電鏡觀察，與實(shí)施例4所得到的產(chǎn)品比較，結(jié)構(gòu)基本類似。實(shí)施例6
微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)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，攪拌溶解后再加入O. I g提純凈化的凹土，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(shí)；
3)最后，加入5mL的抗壞血酸(80 g/L)混勻，將溶液轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，接上冷凝水，設(shè)定功率為200 W，微波加熱反應(yīng)2分鐘后，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烘干后得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。透射電鏡觀察，與實(shí)施例I所得到的產(chǎn)品比較， 結(jié)構(gòu)基本類似。
權(quán)利要求
1.一種微波法合成凹土 /鉬納米復(fù)合材料的方法，其特征在于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，混合均勻后在微波的輻射下反應(yīng)，鉬金屬離子還原后負(fù)載在凹土表面，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻、洗滌、干燥即可得到凹土 /鉬納米復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成凹土/鉬納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的方法包括下列步驟 步驟I)將提純凈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，混合均勻后轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中，微波加熱反應(yīng)，鉬離子還原后負(fù)載在凹土表面，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，離心、洗滌、干燥后得到凹土/鉬納米復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的合成凹土/鉬納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的Pt11 鹽為 PtCl2' K2PtCl4 或 Na2PtCl4, Ptiv 鹽為 K2PtCl6 或 H2PtCl60
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的合成凹土/鉬納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求4所述的合成凹土/鉬納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的還原劑為抗壞血酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的合成凹土/鉬納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述的凹土 /鉬納米復(fù)合材料中，負(fù)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/鉑納米復(fù)合材料的方法，將提純凈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，混合均勻后在微波的輻射下反應(yīng)，還原鉑金屬離子在凹土表面，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻、洗滌、干燥即可得到凹土/鉑納米復(fù)合材料。本發(fā)明方法具有節(jié)能、環(huán)保、快速和工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，所得到的凹土/鉑納米復(fù)合材料中的鉑納米粒子均勻的分布在棒狀凹土結(jié)構(gòu)上，開(kāi)創(chuàng)了凹土開(kāi)發(fā)應(yīng)用的新領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B01J23/42GK102847532SQ20121038401
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者張卉, 林慧清, 蔡稱心, 吳萍 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)