[发明专利]激光沉积法制备纳米碳管负载铂催化剂的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种激光沉积法制备纳米碳管负载铂催化剂的方法。

(二)背景技术

纳米碳管具有极高的强度和硬度、耐热腐蚀性好，并具有纳米尺寸和量子效应等，使得纳米碳管负载金属显示出优异的催化性能，在储氢材料、超级电容、化学反应催化剂、燃料电池催化剂、电极催化剂等方面具有良好的应用前景。

纳米碳管负载金属通常采用浸渍法、离子交换法，Planeix JM等人JAm Chem Soc，1994，116：7935～7936和Appl Catal A，1998，173，175～183通过浸渍法制备了纳米碳管负载钌催化剂(Ru/CNTs)。他们把有机钌试剂溶于甲苯中，加入表面处理后的纳米碳管，充分接触后蒸去甲苯。所得固体经氮气和H₂/N₂处理后，即得Ru/CNTs催化剂。通过相似的方法可以把铂负载到纳米碳管上，制得纳米碳管负载Pt。Chen H B等人Appl Surf Sci，2001，180：328-335用浸渍法制备了纳米碳管负载Ru。纳米碳管先经氧化处理，再把氧化后的纳米碳管放入含有RuCl₃的有机溶剂中，浸渍后，经H₂还原就可得到纳米碳管负载Ru。徐才录等人科学通报，1999，44(11)：1154～1156，清华大学学报(自然科学版)，2001，41(2)：5～7)研究了在纳米碳管上的沉积Pt。纳米碳管先进行表面处理，产生氧化基团，然后用二种方法在纳米碳管上浸渍铂：(1)在纳米碳管、水和乙醇的混合液中加入H₂O₂，搅拌后加入一定量的氯铂酸水溶液，再缓慢滴加Na₂S₂O₄和NaOH，长时间搅拌后可得黑色粉末，烘干，放到密封的管式炉中在N₂气氛下加热分解。(2)将氯铂酸溶于乙醇后，与纳米碳管混合，室温下搅拌、烘干，N₂气氛下加热分解。Li W Z等人Carbon，2002，40：791～794研究了在含氯铂酸的乙二醇溶液中加入氧化处理的纳米碳管，高温回流，可在纳米碳管表面负载Pt。固体洗涤后在空气中干燥，就可得到含10％的纳米碳管负载Pt。Ang LM等用浸渍法在纳米碳管表面负载了Cu和Ni(Carbon，2000，38：363～372)。Li YH等研究了浸渍法在纳米碳管表面负载Ce(Material Research Bulletin，2002，37：313～318)。先把纳米碳管浸泡在HNO₃和氢氟酸中，除去杂质后，所得的纳米碳管在混酸中煮沸、过滤、干燥。再将纳米碳管分散在蒸馏水中，在搅拌状态下缓慢加入CeCl₃溶液，用NaOH调节pH＝9，在纳米碳管表面上负载了纳米铈颗粒。金亚旭等物理化学学报，2002，18(5)：459～462研究了在纳米碳管上负载金属。纳米碳管经提纯和表面处理后，与硝酸镍等体积法制备。浸渍过夜后烘干，用H₂还原。TEM电镜表明：经处理的纳米碳管表面的Ni颗粒分布均匀，粒径在10nm左右。而未经处理的纳米碳管表面的金属不均匀，粒径较大。Ebbesen.TW等人Adv Mater，1996，8(2)：155～157研究了纳米碳管经氧化处理后，离子交换法在纳米碳管的表面负载金属。用AgNO₃通过在含纳米碳管的溶液中回流，可以把Ag⁺交换到纳米碳管的表面上，然后用甲醛还原，就可以在纳米碳管负载上金属Ag。Bond A M等Langmuir，2000，16，6004-6012研究了在纳米碳管上离子交换固载Hg。纳米碳管的纯化氧化在H₂SO₄/KMnO₄溶液中进行，由于H₂SO₄/KMnO₄溶液的强氧化性，可在纳米碳管表面上形成很多活性基团，如：-COOH、-C＝O、-OH。取氧化后的纳米碳管与Hg(NO₃)₂溶液混合搅拌，过滤后用蒸馏水洗涤，在室温真空下干燥，就可以得到Hg(II)修饰的纳米碳管。