[发明专利]负载铂的C形氧化铈纳米纤维及其制备方法和应用

说明书

负载铂的C形氧化铈纳米纤维及其制备方法和应用，利用静电纺丝技术得到Ce(acac)₃/PVP复合纳米纤维，将其置于400~600℃的空气氛围中煅烧，获得C形氧化铈纳米纤维，将多元醇还原法制备的Pt纳米颗粒用浸渍法负载在C形氧化铈纳米纤维表面，制得负载Pt纳米晶的C形氧化铈纳米纤维。本发明具有制备方法简单，使用原材料廉价，使用范围广等优点，同时，此类催化剂体系直接在空气中于600℃煅烧后，催化剂Pt颗粒大小仍能保持为3~4 nm；因由简单的单针头制备而成的C形纳米纤维，相较于圆柱形纤维，显著增大了纤维的表面能，所以负载Pt纳米颗粒的C形氧化铈纳米纤维新型催化剂体系有着较高的活性。

技术领域

本发明属于纳米催化剂技术领域，尤其涉及一种负载铂的C形氧化铈纳米纤维及其制备方法和应用。

背景技术

纳米纤维的应用十分广泛，如将纳米纤维植入织物表面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污；用纳米纤维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有毒物质。此外，纳米纤维还可用于化工、医药等产品的提纯、过滤等。

氧化铈纳米纤维是一种重要的纳米稀土材料，它可广泛运用于荧光剂、玻璃、催化剂、电子陶瓷等各个领域。氧化铈纳米纤维因表面的活性位多和表面积大的优点，故它对催化体系的催化活性有着重要的影响。在大多数高温条件下的催化反应，小颗粒的Pt纳米晶极易团聚而失去失活，这使得铂纳米颗粒的应用受到了极大地限制。调控化铈纳米纤维的形貌来抑制Pt纳米颗粒的团聚成为了一大研究热点。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种负载铂的C形氧化铈纳米纤维及其制备方法和应用，通过简单的单针头的方法制备出C形的氧化铈纳米纤维，并使催化剂具有更好的抗烧结性能。

技术方案：一种负载铂的C形氧化铈纳米纤维的制备方法，包括如下步骤: 利用静电纺丝技术得到Ce(acac)₃/PVP复合纳米纤维，将其置于400~600 ℃的空气氛围中煅烧，获得C形氧化铈纳米纤维，将多元醇还原法制备的Pt纳米颗粒用浸渍法负载在C形氧化铈纳米纤维表面，制得负载Pt纳米晶的C形氧化铈纳米纤维。

上述用静电纺丝技术得到Ce(acac)₃/PVP复合纳米纤维的具体工艺为：按比例，称取0.2~1.2 g分子量为1300000的PVP溶于1.5~9.0 mL 无水乙醇中，室温搅拌，得到均匀透明的溶液；将1.5~9.0 mL丙酮，0.2~0.9 g Ce(acac)₃依次加入上述溶液中，室温搅拌使其完全溶解，得到黄褐色的前驱体均匀溶液，将纺丝前驱溶液转移至注射器中，打开静电纺丝机，调节流速为0.30~0.80 mL/h，直流电压为13.0~20.0 kV，针头与接收器的距离11.0~15.0 cm，控制静电纺丝机内部湿度低于32 wt.%，即可获得Ce(acac)₃/PVP复合纳米纤维。

优选的，上述煅烧的温度为500 ℃。

上述多元醇还原法制备Pt纳米颗粒的具体工艺步骤为：按比例，首先将4 mL乙二醇在110 ℃预加热30 min，将22.5 mg分子量为55,000的PVP和16.5 mg 氯铂酸分别在室温下溶解到2 mL乙二醇中，然后将上述两种溶液各0.5 mL同时注射进入乙二醇中，注射速度为0.67 mL/min，反应在110 ℃下持续进行1.5 h，直至反应液变色，自然冷却至室温，得Pt纳米颗粒悬液。

优选的，上述Pt纳米颗粒的尺寸为3~4 nm。

优选的，上述C形氧化铈纳米纤维的直径在150~225 nm。

上述制备方法制得的负载Pt纳米晶的C形氧化铈纳米纤维。