[发明专利]一种具有Yolk-Shell结构Ag-Pt@C纳米球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有Yolk‑Shell结构Ag‑Pt@C纳米球及其制备方法。所述Ag‑Pt@C纳米球的外径为300nm左右，包括厚度为50nm的碳壳，内核部分为180nm粒径的Ag‑Pt复合微球，所述Pt纳米颗料粒径为2‑5nm，晶面指数≥3(hkl)，外延生长于Ag核外围。本发明通过特殊的C层的限域作用和Ag核的诱导作用，使得Pt纳米颗粒在Ag核外延生长，大大提高了材料的稳定性和重复利用率，同时，获得高品面指数的Pt纳米颗粒，显著的提高了Pt纳米颗粒的催化活性。

技术领域

本发明属于催化技术领域，尤其涉及一种具有Yolk -Shell结构 Ag-Pt@C纳米球及其制备方法。

背景技术

铂族金属纳米材料是燃料电池、石油化工等领域中广泛使用的催化剂，进一步提高其催化活性、稳定性和利用效率一直是相关领域的重大科学问题和关键工程技术问题。对模型催化剂的基础研究指出铂族金属高指数晶面由于含有高密度的台阶原子和扭结原子，催化活性和稳定性显著优于{100}，{111}等低指数晶面，因此制备表面为高指数晶面结构的铂族金属纳米粒子是显著提高催化剂性能的有效途径。但是，常规合成方法通常只能制备表面为低指数晶面的铂族金属纳米粒子。

Core-shell结构的贵金属纳米复合材料是将价格低廉、化学性质稳定的载体材料通过化学键或物理力的作用包覆在贵金属纳米粒子外部，由于C层的限域作用和Ag核的诱导作用，使获得具有Pt高指数晶面成为可能，同时C层可以有效防止贵金属成分氧化和团聚，可得到高活性、稳定的、循环利用率高的催化材料。因此，对core-shell 结构贵金属纳米催化剂的研究开发一直备受关注。但是，在core-shell 结构贵金属纳米催化剂的很多制备方法中，都会通过引入各种稳定剂来增加高指数晶面、减少贵金属纳米粒子聚集，如表面活性剂，聚合物以及不同类型的配体，这些稳定剂一般比较昂贵、难以控制，而且部分稳定剂容易吸附在贵金属纳米粒子表面，影响其催化活性。因此，探索更加简便绿色的贵金属纳米催化剂合成方法和体系，具有十分重要的意义。

因此，拓展高指数晶面Pt纳米粒子同时具有core-shell结构的纳米催化剂的开发应用也是一个十分有前景的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有高指数晶面Pt内核的Yolk-Shell结构Ag-Pt@C纳米球及其制备方法，该方法操作简单、可重复性较高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有Yolk -Shell结构Ag-Pt@C纳米球，所述Ag-Pt@C纳米球的外径为 300nm左右，包括厚度为50nm的碳壳，内核部分为粒径180mm的 Ag-Pt复合微球，所述pt纳米颗粒粒径为2-5nm，晶面指数≥3(hkl)，外延生长于Ag核外围。

一种具有Yolk -Shell结构Ag-Pt@C纳米球的制备方法，该方法为：

(1)将2.0g葡萄糖溶解于20ml去离子水中，加入0.006g乙酰丙酮铂，磁力搅拌30min。随后加入0.5ml浓度为10^-4～0.1mol/L的 AgNO₃溶液，磁力搅拌30min。将所得溶液转移到水热反应釜(30ml) 中，温度180℃水热反应4h。

(2)自然冷却后，将水热反应的产物用去离子水和乙醇交替清洗3 次，60℃干燥12h，得到Yolk -Shell结构Ag-Pt@C纳米球。