[发明专利]一种三维大孔结构二氧化钼负载钯颗粒材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型纳米材料及其合成方法，尤其涉及一种三维大孔结构二氧化钼负载钯颗粒材料及其合成方法。

背景技术

过渡金属氧化物Mo0₂属于单斜晶系，具有畸变的金红石晶体结构，Mo0₂是拥有高电导率、高熔点、高化学稳定性的过渡金属氧化物，其高效的电荷传输特性使它在催化剂、传感器、电致变色显示器、记录材料、电化学超级电容器、Li离子电池以及场发射材料等方面应用前景广泛。层状结构MoO₂具有低电阻率，高的电化学活性和高稳定性，表现出良好的催化性能，在催化材料应用方面范围越来越广泛，并且在电催化析氢领域已经有所应用。但由于不可逆体积膨胀可导致塑性变形和性能下降，所以有必要在其结构上作进一步研究。

在所有的金属材料中，对于电催化析氢反应，铂组金属具有最小的析出电位。负载少量铂族贵金属颗粒可增加反应体系的活性位点数目，又不至于阻塞三维大孔结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载Pd颗粒三维大孔结构MoO₂材料及其合成方法，获得一种比表面积大、结构稳定且具有电催化性能的纳米结构，此方法具有成本低、制备过程简单的特点。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种三维大孔结构二氧化钼负载钯颗粒材料，MoO₂与Pd的质量比为20:(0.06-0.6)，二氧化钼的孔径为200—400nm，钯颗粒为5—10nm且均匀的分布在二氧化钼的孔壁上，并按照下述步骤进行：

步骤1，三维大孔MoO₂结构的制备：将有序排列的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球胶晶模板置于MoCl₅水溶液中，氧化后反复抽滤并干燥，而后在流通保护气体气氛下640—650℃热处理1—2h，得到孔径大小为200-400nm的三维大孔MoO₂，所述MoCl₅水溶液浓度为0.05M，自室温20—25摄氏度上升至640—650℃，加热温度的上升速率为5—8℃/min，所述保护气体气氛为氩气，或者氦气，或者氮气；

在步骤1中，有序排列的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球胶晶模板依照现有技术进行制备：(1)Sadakane,M.；Takahashi,C.；Kato,N.；Ogihara,H.；Nodasaka,Y.；Doi,Y.；Hinatsu,Y.and Ueda,W.Three-Dimensionally Ordered Macroporous(3DOM)Materials of Spinel-Type Mixed Iron Oxides.Synthesis,Structural Characterization,and Formation Mechanism of Inverse Opals with a Skeleton Structure.Bull.Chem.Soc.Jpn.2007,80(4),677-685；(2)Yuxi Liu,Hongxing Dai,Jiguang Deng,Lei Zhang,Chak Tong Au Three-dimensional ordered macroporous bismuth vanadates:PMMA-templating fabrication and excellent visible light-driven photocatalytic performance for phenol degradation.Nanoscale,2012,4,2317–2325。

步骤2，在三维大孔MoO₂结构上进行Pd颗粒的负载：将步骤1中制得的三维大孔MoO₂放入由水、盐酸和氯化亚锡组成的混合悬浊液中，用磁力搅拌器搅拌30—40分钟，离心取沉淀物；将沉淀物放入PdCl₂水溶液用磁力搅拌器搅拌30—40分钟，离心取沉淀物经干燥后得到负载Pd颗粒三维大孔结构MoO₂；

在所述步骤2中，在所述混合悬浊液中，水、盐酸、氯化亚锡的质量比为20:1:0.1，盐酸为1—5mol/L的氯化氢水溶液；在所述PdCl₂水溶液浓度为PdCl₂的质量(g)与溶剂水的体积(mL)比为(0.1-1)：10；所述三维大孔MoO₂的质量(mg)与混合悬浊液的体积(mL)比为1:1。