[发明专利]具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料的制备技术领域，具体涉及具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金及其制备方法。

背景技术

双金属纳米合金在合成过程中可通过对其组成、结构晶粒大小尺寸的调控，实现其催化性能的合理调控，因此，近年来备受催化材料化学领域科技工作者的广泛关注，随着纳米材料调控合成方面的技术进步，具有均一小尺寸可控结构的纳米材料对于制备高效合金材料和研究催化反应机理具有重要的意义。结合纳米技术探索开发设计新型的双金属纳米合金颇具挑战性。

由两种不同金属组成的纳米合金因拥有优异的催化性能和较为廉价的成本，正成为无机化学、纳米科学、催化化学等多学科领域的交叉研究的一个前沿基础课题。由于双金属具有二组分的共同能带，因此，通过改变合金的组成，能够连续地改变颗粒表面的电子结构和几何构型；通过调节金属的d带位置与Fermi能级之间的距离，能够改变纳米颗粒对反应物和生成物的吸附能力，进而影响合金的活性、选择性和稳定性等。

不同的原料和不同的制备方法将得到不同结构的纳米晶体。根据两种不同金属原子的混合和排布类型，可以将双金属纳米晶大致分成三类:合金结构(包括金属间化合物合金和固溶体合金)、核壳结构、多级结构。这些纳米结构根据合成条件，可外露各种晶面包括低密勒指数面、高密勒指数台阶面或者它们的混合晶面。

已有研究证明了双金属纳米合金的活性、选择性、和稳定性不仅与颗粒的组成、尺寸有关，还与其纳米结构类型有关。发展一些能调控具有特定尺寸、组成和形貌的纳米颗粒的液相合成方法是该领域的迫切任务，也成为双金属纳米催化领域的前沿课题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金及其制备方法。本发明具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法是一种液相还原法制备形貌控的一维纳米双金属材料的方法，该方法通过在二元醇体系中水热还原制得具有一维结构的双金属，而且该方法操作简单，反应条件温和，反应产物形貌可控且结构稳定，具有良好的应用前景。

为了实现上述目的及其他相关目标，本发明提供一种具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将钴源和表面活性剂溶解于二元醇溶剂中，混合均匀得到第一溶液；

将镍源溶解于二元醇溶剂中得到第二溶液；

将所述第二溶液加入所述第一溶液中，搅拌均匀后转移至密封环境中进行水热处理，得到沉淀产物；

将所述沉淀产物分离洗涤、干燥，得到具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，所述钴源为二价钴盐，包括乙酰丙酮钴、氯化钴、硝酸钴或乙酸钴中的一种或多种。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，所述表面活性剂为羧酸，包括十二酸、十四酸、十六酸、硬脂酸、油酸中的一种或多种。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，所述二元醇溶剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇的一种或多种。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，所述镍源为二价镍盐，包括乙酰丙酮镍、氯化镍、硝酸镍或乙酸镍中的一种或多种。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，所述第一溶液中钴的摩尔浓度为0.04mol/L～0.06mol/L，所述第二溶液中镍的摩尔浓度为所述第一溶液中钴的摩尔浓度的0.5％～15％。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，所述表面活性剂的加入量为0.5g～2g。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，将所述镍源溶解于所述二元醇溶剂之后，还包括对所述二元醇溶液进行加热处理的步骤，以使得所述镍源完全溶解于所述二元醇溶剂中。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，所述加热处理的温度为20℃～80℃。

作为本发明的具有六边形钉帽结构的一维纳米双金属合金的制备方法的一种优选方案，将所述第二溶液加入所述第一溶液中，搅拌均匀后转移至密封环境中进行水热处理的温度为100℃～200℃，水热处理的时间为5h～24h。