[发明专利]一种含铜及非贵金属的枝杈状纳米材料的制备方法

说明书

本发明为一种含铜非及贵金属的枝杈状纳米材料的制备方法。该方法包括如下步骤：将可溶性淀粉加入到水溶液中，放入带有冷凝回流装置的油浴锅里搅拌，向其中加入铜前驱体，然后加入非贵金属的前驱体，超声分散后再加入硼氢化钠；离心分离，沉淀物经去离子水洗涤，冷冻干燥后得枝杈状的纳米材料。本发明原料价廉易得,制备过程简单方便,反应耗时少,操作安全,并且可以合成具有多种组成的非贵金属金属树枝状纳米材料。得到的树枝状金属纳米材料形貌规则、大小均匀,将在电化学及催化等领域拥有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化领域，具体地涉及一种枝杈状纳米材料及其制备方法。

背景技术

具有枝杈状结构的金属纳米材料能够提供大的比表面积，增加金属颗粒的活性位点，枝杈状结构还能够分散金属颗粒，阻止金属颗粒团聚,从而提高金属颗粒的利用率。鉴于以上优点枝杈状结构金属纳米材料在催化、电化学、光学等领域具有诸多应用。

目前关于枝杈状金属纳米材料的报道中，其金属元素多数为单金属或非贵金属与贵金属的组合，而对于非贵金属之间反应得到枝杈状结构的报道相对较少。浸渍法是制备树枝状单金属纳米结构常用的方法之一。Priecel等采用浸渍法合成了金树枝状纳米材料。由于贵金属价格昂贵，制备过程操作复杂，条件较为苛刻，从而限制了它的大量生产。Jo等采用电置换反应，成功合成Pd-Ag双金属树突结构。采用该方法合成Pd-Ag双金属树突结构反应过程复杂且很难精确控制生成物成分。王新军课题组通过水热法合成了铜、银及其合金树枝状纳米材料(2012年河南师范大学硕士学位论文，分类号O614)。该方法的反应温度、pH值和反应时间均对材料结构有影响，需要严格控制。目前，合成枝状金属纳米材料的方法大都需要使用高温、高压、复杂的反应设备或较长的反应时间，不利于大量生产。因而，寻找一种简单、经济、具有普适性的制备方法合成金属枝杈状结构仍然是一项非常艰巨的任务。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种含铜及非贵金属枝杈状纳米材料的制备方法。该方法通过淀粉的加入，利用淀粉包裹金属，通过超声搅拌得到枝杈状纳米材料。本发明原料价廉易得,制备过程简单方便,反应耗时少,操作安全,并且可以合成具有多种组成的非贵金属金属树枝状纳米材料。得到的树枝状金属纳米材料形貌规则、大小均匀,将在电化学及催化等领域拥有广阔的应用前景。

本发明的目的之二在于提供一种含铜非贵金属枝杈状纳米材料。很多报道都用贵金属来合成枝杈状结构，本发明用廉价的铜与非贵金属合成树枝状纳米材料，铜在此发明中起到决定性作用，淀粉包裹非贵金属利用铜和非贵金属之间的协同作用得到枝杈状纳米材料。

本发明的技术方案为:

本发明提供的含铜及非贵金属枝杈状纳米材料是由可溶性淀粉将非贵金属纳米颗粒分散后形成的树枝状纳米材料,其形貌单一,大小均匀。所述的树枝状纳米结构的组分为铜及其它非贵金属，其中另外的金属组分为非贵金属Ni、Co、Fe、Zn、Cd或Cr中的一种或两种。

本发明的技术方案是：

一种含铜及非贵金属的枝杈状纳米材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将可溶性淀粉加入到水溶液中，放入带有冷凝回流装置的油浴锅里搅拌，升温到90-120℃保温15-40分钟，降到室温；其中，每100毫升水加1-3克可溶性淀粉，

(2)取步骤(1)得到的淀粉溶液，向其中加入铜前驱体，使溶液中铜离子浓度为3.79-18.22mM；然后加入非贵金属的前驱体，使此时溶液中非贵金属总离子浓度为3.93-19.92mM，25℃下超声分散5-10分钟，得到均一的反应体系溶液；其中，摩尔比铜离子：非贵金属离子＝1～5：5～1；所述的铜前驱体为可溶性铜盐；所述的非贵金属前驱体为非贵金属的氯化物、硝酸盐、醋酸盐或硫酸盐，所述的非贵金属为Ni、Co、Fe、Zn、Cd或Cr；