[发明专利]一种铂纳米内核二氧化铈纳米外壳的粒径可调蛋黄-蛋壳结构多孔复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种铂纳米内核二氧化铈纳米外壳的粒径可调蛋黄‑蛋壳结构多孔复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将非离子型表面活性剂与铂前驱体溶液混合，接着加入还原剂，在超声及室温条件下反应，得到纳米铂胶体溶液(2)向上述纳米铂胶体溶液中加入碱液调节pH，接着加入致孔剂，随后逐滴加入硝酸铈水溶液，室温反应，离心得到纳米颗粒，然后将该纳米颗粒放置于马弗炉中煅烧，得到所述粒径可调蛋黄‑蛋壳结构多孔复合材料。本发明制得的粒径可调蛋黄‑蛋壳结构多孔复合材料以铂纳米为内核，以二氧化铈纳米为外壳，可根据需要精确调节其粒径，且大小均一。

技术领域

本发明属于贵金属/半导体复合纳米材料技术领域，具体涉及一种铂纳米内核二氧化铈纳米外壳的粒径可调蛋黄-蛋壳结构多孔复合材料的制备方法。

背景技术

半导体纳米材料能够实现太阳能与化学能间的转化受到了科学家极大关注。具体说来，半导体纳米材料在光照条件下产生高能的电子-空穴对，进而通过这些高能载流子参与半导体纳米材料周围物质的化学反应(Advanced Materials，2012，24，229-251)。然而，由于半导体材料在可见光区域吸收光有限以及所产生的电子与空穴极易复合，单纯的半导体材料对太阳能的利用率一般较低。近年来，研究发现利用具有局域表面等离激元共振性质的贵金属纳米颗粒与半导体材料的复合可极大增强半导体的光吸收性能并促进的电子与空穴的分离效率，(Advanced Materials，2014，26，5274-5309)。蛋黄-蛋壳结构指的是内核和壳层之间具有间隙，犹如蛋黄和蛋壳一样。这种中空的核壳结构一方面会使入射光发生多重反射，大大延长了入射光子的平均路径长度(Journal of the American ChemicalSociety，2007，129，8406-8407)；另一方面这种结构有利于电子-空穴的分离。因此，蛋黄-蛋壳结构的贵金属/半导体复合纳米材料在光催化、光动力学反应的应用中具有明显的结构优势。

氧化铈是一种独特的半导体材料，在储氧、光致产氢、光降解染料等领域具有极大的应用潜力。铂是一种常见的贵金属材料。因为在整个可见光区域表现为宽带吸收，铂纳米颗粒近年来被应用于光催化与光热治疗。因此，铂/氧化铈复合纳米材料在太阳能利用方面具有极大的应用前景。目前在(铂纳米内核)/(二氧化铈纳米外壳)蛋黄-蛋壳结构的合成研究中，所制得的纳米结构往往存在着分散性不好、大小均一性差的问题，而且实验方法相对繁琐。例如，Chun-Hua Yan等人(Journal of the American Chemical Society，2010，132，4998-4999)报道了通过刻蚀二氧化硅的方式制备中空的铂/二氧化铈复合材料，该方法制备过程需要先构筑二氧化硅作为中间层然后再刻蚀除去，因而步骤繁琐，且该方法制备出的铂/二氧化铈材料分散性差。此外，目前报道的(铂纳米内核)/(二氧化铈纳米外壳)蛋黄-蛋壳结构表面均不具有多孔结构，且内核大小无法调控。例如，Yi-Jun Xu等人(Journal ofMaterials Chemistry，2011，21，8152-8158)利用尿素溶液在高温下呈碱性的性质在铂纳米颗粒表面包覆致密的二氧化铈壳层，且该方法制备出的铂/二氧化铈材料粒径在250～500nm广泛分布，大小不均一，无法进行精确调控。此外，目前尚未见任何关于内核可调的(铂纳米内核)/(二氧化铈纳米外壳)蛋黄-蛋壳结构的合成方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，一种铂纳米内核二氧化铈纳米外壳的粒径可调蛋黄-蛋壳结构多孔复合材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种铂纳米内核二氧化铈纳米外壳的粒径可调蛋黄-蛋壳结构多孔复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将非离子型表面活性剂与铂前驱体溶液混合，接着加入还原剂，在超声及室温条件下反应，得到纳米铂胶体溶液；上述非离子型表面活性剂为聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚乙二醇十六烷基醚或月桂醇聚氧乙烯醚，上述铂前驱体为氯铂酸、氯亚铂酸钾或氯铂酸钾，上述还原剂为硼氢化钠、抗坏血酸、葡萄糖或柠檬酸钠；