[发明专利]一种贵金属纳米双锥体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于贵金属纳米材料技术领域，涉及一种贵金属纳米双锥体及其制备方法。

背景技术

由于贵金属纳米结构在催化、光学和生物等方面的重要潜在应用，因而备受关注。本领域众所周知，纳米材料的性质和应用与它们的结构、形状、尺寸和组成是密切相关的。因此，目前该工作的大量努力都是致力于结构的控制合成，迄今为止，已有许多技术得到了成功的发展。

被高指数晶面包裹的贵金属纳米结构具有很高的催化活性，这主要是由于它们的表面原子具有较低的络合配位数，因此这些原子具有很高的活性。已经证实，这样的纳米结构具有很好的催化前景。例如，孙世刚教授制备的高指数晶面包裹的Pd纳米颗粒(H.Liu,N.Tian,M.P.Brandon,Z.-Y.Zhou,J.-L.Lin,C.Hardacre,W.-F.LinandS.-G.Sun,ACSCatal.,2012,2,708)，具有非常高的活性。再例如，xia的课题组合成了高指数晶面包裹的Pd-Pt双金属结构，也展示了很好的催化性能(M.Jin,H.Zhang,Z.Xie,Y.Xia.Angew.Chem.Int.Ed.,2011,50,7850-7854)。然而，这种纳米结构由于晶体的生长规律限制，很难制备。尤其是Pd基的双金属双椎体纳米材料非常少见，很难制备。

因此，目前存在的问题是需要研究开发一种制备工艺简单，成本低廉，产物产量高且尺寸均一的Pd基的双金属双椎体纳米材料的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种贵金属纳米双锥体及其制备方法。该方法成本低，工艺简单，对设备要求低，且产物产量高、尺寸均一，具有很好的工业应用前景。

为此，本发明提供了一种贵金属纳米双锥体，其包括作为核的Au纳米粒子以及包覆于Au纳米粒子表面的Pd层，其中，Au与Pd的摩尔比为(0.125-0.2):1；优选Au与Pd的摩尔比为0.125:1；所述Au纳米粒子为具有五重孪晶结构的十面体，粒径为20-50nm。

本发明还提供了一种上述贵金属纳米双锥体的制备方法，其包括：

步骤A，制备Au纳米粒子种子液：向保护剂-还原剂混合液中依次加入HAuCl₄和AgNO₃混合均匀后获得Au纳米粒子混合反应体系，该Au纳米粒子混合反应体系进行反应制得Au纳米粒子种子液；

步骤B，制备贵金属纳米双锥体：向Au纳米粒子种子液中加入Pd盐混合均匀后再进行反应制得贵金属纳米双锥体。

在本发明的一个或多个实施例中，在步骤A中，所述反应的温度为180-220℃；所述反应的时间为0.5-3hr；优选所述反应的时间为0.5hr。

在本发明的一个实施例中，在步骤B中，所述反应的温度为180-220℃；优选所述反应的温度为180℃；所述反应的时间为0.5-3hr；优选所述反应的时间为3hr。

根据本发明，在步骤A中，在所述保护剂-还原剂混合液中，保护剂的水溶液与还原剂的体积比为1:50。

根据本发明，在所述保护剂的水溶液中，所述保护剂的质量浓度为20％到35％。优选所述保护剂包括聚二烯基丙二甲基氯化铵。

本发明中，优选所述聚二烯基丙二甲基氯化铵的分子量为20万-100万，

在本发明的一个或多个实施例中，所述还原剂为多元醇，其包括乙二醇、丙三醇、戊二醇和二乙二醇中至少一种。优选多元醇包括乙二醇、丙三醇和戊二醇中的至少一种。

根据本发明的一个或多个实施方式，在步骤A中，在所述Au纳米粒子混合反应体系中，以该Au纳米粒子混合反应体系体积计的HAuCl₄的浓度为2-8mg/mL。

本发明中，优选所述HAuCl₄在反应前需要进行干燥处理。

根据本发明，在步骤B中，Au与Pd的摩尔比为(0.125-0.2):1；优选Au与Pd的摩尔比为0.125:1；所述Pd盐包括氯化钯、硝酸钯和硫酸钯中至少一种。

附图说明

下面将结合附图来说明本发明。

图1为实施例5中以50nm的Au十面体纳米颗粒作种子，并以PdCl₂作Pd源合成的Au@Pd纳米双锥体的电镜照片。

图2为实施例7中以50nm的Au十面体纳米颗粒做种子，并以PdSO₄作Pd源合成的Au@Pd纳米双锥体的电镜照片。

具体实施方式