[发明专利]一种Marks十面体Pd纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Marks十面体Pd纳米粒子的制备方法，属于无机纳米材料制备技术领域。

背景技术

金属纳米材料由于在光、电磁等方面呈现出常规材料所不具备的特性，因此在催化、光电材料、磁性传感及仿生等众多领域都有着重要和广阔的应用前景。且由于金属纳米粒子的性能极大的受其形貌和尺寸影响，因此纳米粒子的形貌控制合成是一个重要挑战。

迄今为止，所得到的钯纳米颗粒有球型、立方体、四面体、八面体、十面体、二十面体、二十四面体以及纳米棒、纳米线、纳米片等。而多重孪晶纳米粒子由于其结构的特殊性，可能具有比其他单晶结构纳米粒子更优异性能，常见的有十面体和二十面体两种，其中十面体是比较完美的五次对称结构。2002年，钱逸泰课题组利用有机体系成功得到了Pd十面体纳米粒子，利用乙酰丙酮和乙二醇混合溶剂在水热条件下还原PdCl₂得到产物（Qing Li，Mingwang Shao，Shuyuan Zhang,Xianming Liu,Gongpu Li,Ke Jiang,Yitai Qian，Journal of Crystal Growth，2002，243，327–330）；2007年，Xia Younan课题组在Angewandte上发表了一篇关于利用水体系合成十面体Pd纳米粒子的文章，他们利用柠檬酸还原Na2PdCl4和PVP的水溶液，在90℃条件下水浴26h得到了Pd十面体纳米粒子（Byungkwon Lim,Yujie Xiong，Younan Xia，Angew.Chem.Int.Ed.2007,46,9279–9282）；2011年，Li Yadong课题组在Angewandte上发表了一篇关于利用有机体系合成十面体Pd纳米粒子的文章，利用丙酮做溶剂，油胺与Pd(acac)2发生络合反应，甲醛做还原剂，在反应釜中100℃反应8h，可以得到Pd十面体（Zhiqiang Niu,Qing Peng,Ming Gong,Hongpan Rong，Yadong Li，Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,1–6）。

十面体中还有一类特殊的十面体，由于是L.D.Marks首先提出，所以称为Marks十面体。Marks十面体常出现在理论模拟中，但关于其实验制备的文献还未见报道。由于其结构相比较于普通十面体更接近于球型，因此具有比普通十面体更高的稳定性。

此外，现有的Pd普通十面体的制备过程中通常需要引入大量的有机溶剂或者需要进行复杂的操作过程。有机溶剂的大量加入会使得后续的纯化过程繁琐，并带来一定的环境污染问题。而复杂的操作导致实验的可重复性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方法简单、产率高、重复性好且环境友好的Marks十面体Pd纳米粒子的方法。

本发明的具体技术方案

一种Marks十面体Pd纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

(1)将PdCl₂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和去离子水原料混合，溶解，转入密闭的聚四氟乙烯反应釜中；

(2)将上述反应釜放入鼓风干燥箱或马弗炉中，加热到140～180℃，反应得到混合液，冷却；

(3)分离，洗涤，得到产物；

其中，PdCl₂与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:5～20；

所述原料的添加量为聚四氟乙烯内衬容积的50～85%。

其中，去离子水的加入量只要能够使PdCl₂和聚乙烯吡咯烷酮溶解即可，为促进其溶解，可以进行搅拌。在第3）步的洗涤过程中，可以用水和乙醇进行洗涤。

所述PdCl₂与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:8～15。

所述PdCl₂与聚乙烯吡咯烷酮的质量比优选为1:10。

在优选质量比范围内既具有较好的形貌，也具有较高的产率。

所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量优选为29000-55000。

所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量进一步优选为55000，实验过程表明，当聚乙烯吡咯烷酮的分子量为55000时，能够取得更好的实验效果。

所述原料的添加量优选为聚四氟乙烯内衬容积的50～85%。

所述原料的添加量进一步优选为聚四氟乙烯内衬容积的75%。

所述反应温度优选为150-170℃。

所述反应温度进一步优选为160℃。

所述反应时间优选为8-24h。

所述反应时间进一步优选为16h。