[发明专利]一种泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用。所述泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料包括载体以及负载在所述载体上的刺猬状金纳米颗粒，其中，所述载体为泡沫镍。本发明的泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料的负载物即刺猬状金纳米颗粒表面长有多个尖刺，这些尖刺一方面极大地增加了材料的比表面积，有助于电解液的扩散及其与活性成分的充分接触，加快了电化学反应过程中的离子迁移速率；另一方面，该尖刺状纳米结构能够在低外加电场下产生局域高电场，增强局域反应物的浓度，有效增强电催化活性。此外，本发明提供的制备方法无需引入封端剂即可合成具有良好分散性的刺猬状金纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及功能纳米材料技术领域。更具体地，涉及一种泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

地球上有限的化石资源推动了人们开发利用新能源的步伐。以废弃油脂为原料生产的可再生生物柴油能媲美普通柴油。随着生物柴油的产量增大，甘油作为生物柴油生产过程中的副产物大量生成至过剩，甘油的有效利用是有待解决的紧迫任务，而甘油的开发也可以带来高额利润。甘油经电催化氧化可得到多种应用于多行业的高附加值精细化学品。因此，制备具有高催化氧化活性的电催化剂是实现甘油向高附加值精细化学品转化的重点。

纳米颗粒由于其高比表面积、丰富的表面活性位点和独特的电子结构，在非均相催化领域具有广阔前景。但是，其自身高的表面能，导致纳米颗粒在热力学上不稳定，并且在催化过程中容易产生迁移和聚集。这些结构的变化通常会伴随着催化活性和选择性的急剧下降。此外，纳米粒子的分离回收也很困难，这不仅会降低材料的利用率，也可能对体系造成二次污染。将纳米颗粒负载于载体形成表面负载和/或镶嵌结构，是一种物理隔离纳米颗粒的有效手段。利用此方式能够有效防止纳米颗粒的迁移和聚集，进而提高催化稳定性。

金基催化剂对于甘油氧化具有较好的催化活性和抗中毒能力，因而被认为是一种理想的电催化氧化甘油催化剂。但是，为了获得具有高催化氧化活性的电催化剂，需要制备具有高分散性的金纳米颗粒。为了制备高分散的金纳米颗粒，往往需要引入封端剂。吸附在金纳米颗粒表面的封端剂在保持金纳米颗粒的高分散性的同时也会阻碍甘油与金纳米颗粒的直接接触，进而降低甘油的氧化活性。除此之外，在金纳米颗粒的粒径大小不变的情况下，金纳米颗粒的形貌对于电催化氧化甘油的氧化活性也有很大影响。

因此，为至少解决上述之一的问题，本发明提供了一种具有良好分散性的泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料，并提供了一种无需引入封端剂的原位表面反应的制备方法。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料。该复合材料中的刺猬状金纳米颗粒实质是一种表面带有尖刺状结构，整体呈半球形的纳米颗粒，该特殊的形貌可以表现出极高的电催化活性。

本发明的第二个目的在于提供一种泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种泡沫镍负载刺猬状金纳米颗粒复合材料，包括载体以及负载在所述载体上的刺猬状金纳米颗粒，其中，所述载体为泡沫镍。

所述刺猬状金纳米颗粒为纳米尺寸。根据本发明的具体实施方式，所述刺猬状金纳米颗粒粒径为50-250纳米。