[发明专利]一种钯金核壳纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开一种Pd@Au核壳纳米粒子的制备方法，该方法是以Pd有机金属为前驱体，采用液相氢气还原法先制备Pd核，然后在Pd核上生长Au壳，得到Pd@Au核壳结构纳米材料。与传统方法相比，该方法操作条件温和，无其他添加剂，所使用的溶剂可作为金属纳米粒子的分散剂和稳定剂并且也可以回收再利用。该方法制备出的核壳纳米粒子分散性较好，尺寸大小均匀和晶体结晶度良好，双金属之间亲和性较好，该新型纳米材料在许多领域具有潜在的应用价值。

(一)技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种钯金核壳纳米材料的制备方法。

(二)背景技术

核壳结构纳米粒子由于其优良的性能和广泛的用途，引起越来越多研究人员的注意。核壳结构纳米粒子由中心粒子和包覆层组成，由于复合材料的表面活性被壳包覆，常表现出不同于核的性能，如不同的表面化学组成、较高的比表面积、稳定性的增加、不同的磁性及光学性质等。此外，这种结构可产生单组分无法获得的许多新性能，具有比单一纳米粒子更广泛的应用前景，因此核壳结构纳米粒子受到广泛的关注。随着制备技术的发展，核壳结构纳米粒子的尺寸也越做越小，这有利于产生较高的表面原子利用率。

多年来，人们一直致力于研究制备分散均匀、形貌可控的核壳结构纳米材料的方法。目前合成Pd@Au核壳纳米粒子的方法多种多样，主要有化学气相沉积法、化学液相还原法、电化学沉积法、辐射法等。这些方法具有生产成本较高、制备工艺复杂，使用有害的表面活性剂、保护剂等缺点，且制备出的Pd@Au核壳纳米粒子的直径大于50nm。因此，在不添加保护剂的情况下，如何制备出粒径小并且均匀分散的Pd@Au纳米核壳粒子依旧是技术难点。一方面，小粒径的纳米粒子，有利于提高纳米材料的表面原子利用率；另一方面，纳米粒子的团聚会大大限制该纳米材料的应用，所以需要制备分散度良好的纳米粒子。采用一种简单、绿色的方法且在温和的条件下能制备出具有原子经济性的Pd@Au核壳结构纳米材料是十分必要的，这是我们关注的主要目标。

专利：CN108630948发明了一种以钯为核，铂为壳的核壳结构的制备方法。利用水热反应中加入还原剂以及反应物，各种不同形貌的种子最终长成都是八面体核壳结构的Pd@Pt纳米材料。该发明缺点：Pd纳米颗粒的制备需要加入保护剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，去除它需要煅烧；需要较高的反应温度，增加了能耗及安全隐患；水热反应结束后需要对纳米溶胶进行离心操作，具有一定繁琐性。

专利：CN111458399发明了一种钯金核壳微纳材料。首先在PVP的保护下用硼氢化钠还原法高温制备了Pd纳米粒子。然后加入氯金酸在80℃、3h、pH＝11的条件下合成了Pd@Au核壳微纳材料。该发明缺点：上述条件需要高温，能耗过大；加入的PVP保护剂和调节pH的NaOH等物质需要后处理操作，不利于工业化生产；制备的Pd@Au核壳微纳材料为200nm的球形粒子，具有较低的表面原子利用率。

综上所述，由于核壳纳米粒子合成的苛刻的合成条件，使核壳结构纳米粒子的制备还存在着巨大的挑战。

(三)发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种钯金核壳纳米材料的制备方法。在本发明中，我们成功地用液相氢气还原法合成了Pd@Au核壳结构纳米粒子。以氢气为还原剂，将钯前驱体还原为Pd核，然后在Pd核上生长Au纳米粒子，得到Pd@Au核壳纳米粒子。本文的研究结果不仅突出了该制备方法的优点，还表明该新型Pd@Au核壳纳米材料将在许多领域具有潜在的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种钯金核壳纳米材料的制备方法，所述方法为：