[发明专利]一种负载型贵金属纳米粒子复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载型贵金属纳米粒子复合材料及其制备方法，尤其涉及一种化学性能稳定的金属有机骨架负载贵金属纳米粒子复合材料及其制备方法。本发明的复合材料中的贵金属纳米粒子的粒径均一，且分布范围窄，均在3～4nm。本发明以无机贵金属酸作为前驱体，通过选用化学性质稳定、不会在制备过程中被无机贵金属酸的水溶液腐蚀的金属有机骨架作为载体，并结合特定的湿法浸渍+原位还原的方法，得到本发明的复合材料。本发明不仅操作简单快速、条件温和，还可以控制得到的复合物中的贵金属纳米粒子的暴露晶面为面心立方fcc(111)晶面，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于纳米粒子制备领域，涉及一种负载型贵金属纳米粒子复合材料及其制备方法，尤其涉及一种金属有机骨架负载贵金属纳米粒子复合材料，以及以化学性质稳定的金属有机骨架为载体、无机贵金属酸为前驱体、采用浸渍结合原位还原法简单快速地制备复合材料的方法。

背景技术

金属有机骨架(Metal Organic Frameworks,MOF)是一种高比表面积、有序多孔、有一定化学及热稳定性的金属有机骨架结构材料，作为一种新颖的材料近年来被广泛研究，其主要应用为分离、储能、给药、催化等领域。其中，ZIF-67作为一种沸石型MOF，由于其综合了MOF和沸石的优良特性，在材料合成领域被广泛关注。

在合成以MOF为载体负载各种金属纳米粒子方面，人们已经取得了很大的进展。人们已经探索了很多种合成方法合成此类材料，以往的文献中，报道的MOF负载贵金属纳米粒子的方法通常使用的是比较昂贵的有机贵金属前驱，且所用的原位还原法为氢气高温条件下还原。部分体系中还需要加入稳定剂。这些方法制备繁琐且成本高，反应条件苛刻，而且得到的产品中的金属纳米粒子普遍存在均一性差、粒径分布范围太宽以及纳米粒子之间团聚的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种负载型贵金属纳米粒子复合材料及其制备方法。本发明的方法可以使Pd、Pt和Au等贵金属纳米粒子稳定均匀地分布在金属有机骨架上，且保持很窄的粒径分布、较小的粒径(3nm～4nm)和单分散性。而且，本发明的方法操作简单、快速、条件温和，还可以实现控制得到的复合物中的贵金属纳米粒子的暴露晶面为面心立方fcc(111)晶面。

第一方面，本发明提供一种负载型贵金属纳米粒子复合材料，所述负载型贵金属纳米粒子复合材料包括载体以及负载在载体上的贵金属纳米粒子，其中，所述载体为金属有机骨架，所述贵金属纳米粒子在金属有机骨架载体上负载稳定，粒径较小且均一，粒径均在3nm～4nm之间，分布范围较窄。

本发明的复合材料中，贵金属纳米粒子的粒径均在3nm～4nm，例如为3nm、3.1nm、3.2nm、3.3nm、3.4nm、3.5nm、3.7nm或4nm等，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，所述贵金属纳米粒子呈均一的单分散态。

作为本发明所述负载型贵金属纳米粒子复合材料的优选技术方案，所述复合材料中的贵金属纳米粒子是采用还原剂对无机贵金属酸的水溶液进行还原得到的，所述还原优选为原位还原。

本发明中，所述的“无机贵金属酸”指：包含贵金属元素的无机酸，例如为氯金酸、氯钯酸和氯铂酸等。

本发明中，需要保证在还原的过程中，金属有机骨架在无机贵金属酸的水溶液中稳定，不发生腐蚀。

本发明优选采用的金属有机骨架为ZIF-67。ZIF-67是一种沸石型金属有机骨架，其具有优良的化学稳定性和热稳定性，用于本发明制备复合材料的过程中，不会被无机贵金属酸的水溶液腐蚀，结构稳定。

优选地，所述贵金属纳米粒子包括Pd、Pt或Au中的任意一种或至少两种的组合，但并不限于上述列举的物质，其他本领域常用的贵金属纳米粒子也可用于本发明。