[发明专利]空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒及制备和应用

说明书

本发明提供了一种空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒及制备和应用。所述纳米颗粒中铂的原子含量为1～20％，颗粒尺寸分布范围在15～80nm，表面孔径范围是2～20nm。该空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒具有高表面积、高电催化活性、高稳定性和低成本等优点，可代替纯铂作为燃料电池膜电极中的催化剂，大大降低了燃料电池的成本。

技术领域

本发明涉及材料化学领域，具体的说，本发明涉及一种空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒及制备和应用。

背景技术

铂基纳米材料由于其独特的性质在众多领域都有广泛的应用。然而金属铂价格昂贵、储量有限，因此大大限制了其进一步工业化应用。为了更好的利用金属铂而且保证其功能性，将贵金属铂与非贵金属制备成纳米合金，不仅可以有效提高铂的利用率，而且利用金属之间的协同作用提高材料的性能。相比于双金属体系，三金属体系具有更为明显的组份协同效应。

在众多纳米结构中，空心多孔结构使纳米材料的比表面积大大增加，因此，纳米空心多孔结构比实心的纳米材料具有更高的贵金属利用率，在医学、生物、催化等领域有着重要的应用前景。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒；所述纳米颗粒分散性好，组份可控；

本发明的另一目的在于提供所述空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒的制备方法；所述制备方法，采用一锅法油相体系，通过调控金属前驱体的比例和反应时间及温度，得到组分不同的铂镍铜三金属纳米多孔空心颗粒，方法简单，易于操作；

本发明的再一目的在于提供所述空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒的应用。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒中铂的原子含量为1～20％，颗粒尺寸分布范围在15～80nm，表面孔径范围是2～20nm。

本发明的空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒中镍铜比例随铂含量任意可调，颗粒具有空心且表面多孔。

另一方面，本发明还提供了所述的空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒的制备方法，所述方法包括：

(1)在惰性气氛的保护下，将铂盐、铜盐、镍盐、有机物A和有机溶剂B同时加入反应容器并进行均匀化处理得到混合溶液C；

(2)在惰性气氛下，将步骤(1)中所得混合液C在搅拌条件下，升温至反应温度进行反应，得到分散液D，然后分离得到固态产物；

(3)将步骤(2)得到的固态产物用有机溶剂E进行洗涤、分离及干燥，得到所述空心且表面可穿过铂镍铜三金属纳米颗粒。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)所述铂盐选自乙酰丙酮铂、氯铂酸和氯化铂中的一种或多种的混合；铜盐可选自乙酰丙酮铜、氯化铜和醋酸铜中的一种或多种的混合；镍盐选自氯化镍和乙酰丙酮镍中的一种或两种的混合。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)所述有机物A选自双十八烷基二甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种的混合。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)所述有机溶剂B选自油胺和十八稀中的一种或两种的混合。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)所述铂盐、铜盐、镍盐的质量为1:1:1～1:10:10；有机物A与三种金属盐总质量的质量比为1：1-1：3。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)中有机溶剂B与有机物A的质量比为20：1-30：1。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)所述匀化处理包括将在搅拌条件下，将反应容器中的混合溶液升温至50-100℃，然后保温搅拌10-40min得到所述混合溶液C。