[发明专利]脱氧化物制备纳米多孔氧化物-贵金属复合材料的方法

说明书

本发明公开的是一种脱氧化物制备纳米多孔氧化物‑贵金属复合材料的方法，将贵金属离子或微粒、要溶解的氧化物盐、目标氧化物盐按比例溶解在纯净纯水中，形成混合溶液，并添加表面活性剂，磁力搅拌；逐渐滴加沉淀剂，形成沉淀物，然后搅拌4h，分离、清洗沉淀物，干燥、研磨、高温煅烧；用腐蚀剂充分腐蚀，溶解部分氧化物，保留贵金属和目标氧化物，分离、清洗、80℃干燥、高温热处理，获得纳米多孔氧化物‑贵金属复合材料。本发明具有操作简单，能耗低，环保，适合批量化等工艺优点。获得的复合材料本身均匀性好，界面强度高。可避免脱合金法出现的腐蚀不均匀以及模板法孔堵塞、比表面积下降等不足。

技术领域

本发明涉及纳米多孔氧化物-贵金属复合材料技术领域，具体是涉及脱氧化物制备纳米多孔氧化物-贵金属复合材料的方法。

背景技术

贵金属纳米微粒具有较好的催化性能，氧化物内部负载贵金属构成的多孔复合材料具有许多特殊优点，例如高的热稳定性，大的比表面积，低的密度，相互贯通的内部通道以及良好的吸附与渗透性，在传感器、能的存储于转化，CO催化氧化，光催化等方面具有广泛的应用前景。氧化物孔壁与贵金属微粒可发挥较好的协同作用：一方面，由于高熔点孔壁的阻隔，金属纳米微粒的分散性和热稳定性增强；另一方面，纳米尺度下氧化物与贵金属的结合面可产生强交互效应，这种效应会使复合材料的活性点增多，催化性能到显著增强。因此，纳米多孔氧化物-贵金属复合材料得到广泛关注，是近几年的研究热点。

目前，纳米多孔氧化物-贵金属复合材料的制备方法主要有模板法、水热法以及脱合金等方法。模板法首先是采用化学手段合成多孔模板，分为软模板和硬模板，然后用浸渍法注入前驱体金属离子，干燥后热处理把模板热分解，形成多孔氧化物，最终在多孔氧化物内部负载金属微粒。

纳米多孔氧化物-贵金属复合材料的另一种制备方法为脱合金法。脱合金实质上是腐蚀分解合金，成为目前研究纳米多孔金属材料的重要方法。含有多种组元的合金在腐蚀过程，活性元素被去除，剩下的惰性元素构成多孔金属结构。该方法简单易行，适合规模化生产。对于前驱合金的制备，可采用高温熔炼或电沉积、磁控溅射等方法，然后用化学或电化学方法腐蚀成多孔金属结构。最近，脱合金法制备含有氧化物的纳米多孔金属复合材料得到广泛研究。通过设计适当的合金以及采用相应的腐蚀方法，在金属多孔结构形成过程，氧化物元素也被保留，热处理后形成复合材料，催化活性和热稳定行得到显著增强。然而，以稀有贵金属为基体的多孔复合材料，对某些领域来说成本比较昂贵，很难普遍应用。如果以低廉的氧化物为基体，贵金属为添加组元，在增强催化性能前提下大幅降低成本，将会是一个重要的发展趋势。

纳米多孔氧化物的脱合金制备方式，一种是先获得多孔金属，然后氧化为多孔氧化物。另一种方法是在脱合金过程某些元素不分解，但部分或全部发生氧化形成多孔结构。然而，纳米多孔结构在形成过程，部分氧化物形成后会附着在固-液界面阻碍腐蚀进行，同时，氧化物在内部分布不均。纳米多孔氧化物形成后再负载金属微粒，也会存在孔阻塞以及金属微粒分布不均的问题。此外，在前驱合金制备过程，高温熔炼成合金过程能耗高，而且相结构复杂，或导致孔结构均匀性差。

例如：Gao等人把熔体快淬Ni-Cu-Mn合金在硫酸铵溶液中脱合金，使Cu元素溶解后获得纳米多孔Ni-Mn合金，然后采用电化学氧化形成纳米多孔氧化物-金属复合材料。再例如：Ye等报道，Ti-Mo-Al合金在氢氧化钠溶液中腐蚀过程，Al元素溶解，剩下的Ti和Mo元素形成多孔TiO₂/MoOx复合体。如果合金中含有贵金属，在脱合金后会形成纳米多孔氧化物-贵金属复合材料。