本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種介孔鉑鈀雙金屬納米粒子及其制備方法。

背景技術(shù)：

鉑納米粒子有著獨特的熱、電、磁和光等性能，使其在能源、環(huán)境保護、石油化工、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。然而，由于鉑資源有限，價格昂貴，使得人們在實際應用中需要提高鉑的利用率，從而減少其用量。一般地，通過向鉑中引入另一種金屬(如金，銀，鈀，銅，鎳，鉛等)是減少鉑金屬用量的有效方法，而其中，由于鈀與鉑的晶格高度匹配(達到99.23％)，所以鉑鈀易形成合金，具有優(yōu)良的性能。

一般來說，鉑鈀納米粒子的催化性能取決于粒子表面的活性位點，內(nèi)層原子由于無法接觸到反應物，從而無法發(fā)揮其作用。傳統(tǒng)的解決方案是將納米粒子的尺寸進一步減小，納米粒子尺寸越小，其比表面積越大，暴露的活性位點越多，因而催化性能越好。然而尺寸越小的納米粒子，其表面能越高，越容易在催化反應中發(fā)生團聚，使得其比表面積降低，活性也會隨之降低。由于鉑鈀納米粒子的性能主要是基于其小尺寸效應，因此控制貴金屬納米粒子的形貌，特別是使其形成多孔結(jié)構(gòu)能夠有效地提升貴金屬納米粒子的比表面積。但是，目前合成多孔貴金屬納米粒子存在著不可避免的問題，比如合成方法復雜，制成的貴金屬納米粒子的多孔結(jié)構(gòu)不均一，從而影響其深入的應用。因此，迫切需要研究一種通過簡便的工藝，合成高性能多孔貴金屬納米粒子的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種介孔鉑鈀雙金屬納米粒子及其制備方法，采用簡便工藝制備出介孔貴金屬納米粒子，并且所述介孔鉑鈀雙金屬納米粒子具有均一的介孔結(jié)構(gòu)，其在硝基苯催化實驗中展現(xiàn)出了非常優(yōu)異的性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

提供一種介孔鉑鈀雙金屬納米粒子，所述介孔鉑鈀雙金屬納米粒子粒徑為30～100nm，其表面具有孔徑均一的多孔結(jié)構(gòu)，孔徑為2～3nm。

本發(fā)明還提供上述介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的制備方法，其步驟如下：

1)將氯鈀酸鈉、六水合氯鉑酸以及表面活性劑按摩爾比1:1:6溶解于水中，在30～90℃攪拌均勻，得到含雙金屬前驅(qū)體的混合溶液；

2)向步驟1)所得含雙金屬前驅(qū)體的混合溶液中加入還原劑溶液，繼續(xù)反應2～5h，然后將所得反應液離心分離，并用去離子水洗滌、干燥后得到介孔鉑鈀雙金屬納米粒子。

優(yōu)選的是，步驟1)所述含雙金屬前驅(qū)體的混合溶液中氯鈀酸鈉的濃度為0.5～2.0mmol/L。

優(yōu)選的是，步驟1)所述表面活性劑為十六烷基氯化吡啶。

優(yōu)選的是，步驟2)所述還原劑溶液為抗壞血酸水溶液，其中抗壞血酸與氯鈀酸鈉摩爾比為10:1。

按上述方案，步驟2)所述抗壞血酸水溶液濃度為0.1～1.0mol/L。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種簡便合成介孔貴金屬納米粒子的方法，具體為采用十六烷基氯化吡啶作為表面活性劑，制備出了介孔孔徑均一的雙金屬納米粒子，該納米粒子為鉑鈀合金，具有豐富枝狀結(jié)構(gòu)組成的介孔孔道，孔徑均一，與普通的納米顆粒相比，比表面積更大，暴露的鉑鈀活性位點更多，因而具有非常好的催化活性。十六烷基氯化吡啶是一種具有長鏈烷烴結(jié)構(gòu)的吡啶，具有雙親性，吡啶端親水，烷烴端親油。該化合物在水溶液中易形成膠束，膠束在鉑鈀納米粒子生長過程中起模板作用，誘導鉑鈀形成枝狀，從而在枝與枝之間產(chǎn)生介孔，極大地提升了鉑鈀納米粒子的比表面積和催化性能。該合成方法過程簡便，合成周期短，并且避免了傳統(tǒng)方法合成貴金屬納米粒子易團聚的問題，同時極大地提高了貴金屬納米粒子的比表面積；本發(fā)明合成的介孔貴金屬納米粒子作為工業(yè)硝基苯加氫反應的催化劑展示出了非常高的活性，0.035mg介孔鉑鈀雙金屬納米粒子能在4h時使得204μL硝基苯完全轉(zhuǎn)化為苯胺。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1所制備的介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的TEM照片；

圖2為實施例1所制備的介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的X射線衍射圖；

圖3為實施例1所制備的介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的氮氣吸附/脫附圖；

圖4為實施例1所得介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的硝基苯加氫的催化轉(zhuǎn)化率圖；

圖5為對比例1所得介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的TEM照片。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1

本實施例提供一種介孔鉑鈀雙金屬納米粒子，其制備方法步驟如下：

1)將1mL氯鈀酸鈉溶液(Na₂PdCl₄，10mM)、1mL六水合氯鉑酸溶液(H₂PtCl₄，10mM)以及21.5mg十六烷基氯化吡啶置于50mL燒瓶中，加入17mL去離子水，30℃下攪拌均勻，得到含雙金屬的混合溶液；

2)向步驟1)所得含雙金屬的混合溶液中加入1mL抗壞血酸溶液(濃度0.1M)，繼續(xù)反應3h，然后將所得反應液離心分離，用去離子水洗滌、干燥后得到介孔鉑鈀雙金屬納米粒子。

如圖1所示為本實施例所制備的介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的TEM照片，可以看出，該介孔鉑鈀雙金屬納米粒子具有高度的分散性，粒子尺寸大概為65nm，粒子表面具有孔徑均一的漩渦狀多孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小在2-3納米。圖2為所制備的介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的X射線衍射圖，可以看出該金屬納米粒子為PtPd雙金屬納米合金，并且具有很好的結(jié)晶度。圖3為該介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的氮氣吸附/脫附圖，此圖說明了所制得的材料中含有多孔結(jié)構(gòu)。圖4為所得介孔鉑鈀雙金屬納米粒子催化硝基苯加氫制備苯胺的轉(zhuǎn)化率圖，并與多孔鈀，立方鈀和球狀鈀進行了對比測試，可以看出，本實施例制備的介孔鉑鈀雙金屬納米粒子作為硝基苯催化劑展示出了非常優(yōu)異的催化活性，硝基苯催化活性要遠高于單金屬多孔納米粒子以及其他形貌的金屬納米粒子(立方和球型)，0.035mg介孔鉑鈀雙金屬納米粒子能在4h時使得204μL硝基苯完全轉(zhuǎn)化為苯胺。

對比例1

采用與實施例1相似的方法制備金屬納米粒子，不同之處在于不加入表面活性劑十六烷基氯化吡啶。

如圖5所示為本對比例所得介孔鉑鈀雙金屬納米粒子的TEM照片，可見，沒有表面活性劑的條件下，合成的金屬納米粒子沒有特定的形貌，并且尺寸也不均一。

需要說明的是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。