CN102962446A - 一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法 - Google Patents

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Abstract

一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，涉及贵金属纳米粒子活化技术领域，解决了现有利用气相法活化贵金属纳米粒子而存在的贵金属纳米粒子易发生团聚、催化性能低的问题。该方法如下：将惰性溶剂和贵金属纳米粒子按照质量比为100:1～1:1的比例混合均匀，将混合后的溶液置于耐压试管中；室温下，将耐压试管置于液氮中，并将氯甲烷收集于耐压试管中，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；再将耐压试管置于温度为120～150℃油浴中加热2～5h，冷却至室温，得到活化后的贵金属纳米粒子。本发明提高了贵金属催化剂的催化性能和使用寿命，反应后的惰性溶剂可通过挥发或水洗除去，对环境友好。

Description

一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法
技术领域
本发明涉及贵金属纳米粒子活化技术领域，具体涉及一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法。
背景技术
贵金属催化剂铂、金、银等作为重要的工业催化剂其在工业发展中起着不可替代的作用。目前铂催化剂用于氨氧化制硝酸，银/氧化铝催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷，金粒子催化氧化一氧化碳等等，贵金属催化剂在工业催化领域的应用不胜枚举。但是，由于贵金属资源稀少、价格昂贵，且在催化过程中容易中毒失活，导致其应用受到一定限制，因此如何对贵金属催化剂的活化成为目前贵金属催化剂研究的一个重要方向。
目前，对贵金属纳米粒子活化的方法主要为气相法，在高温（500摄氏度）条件下，对贵金属纳米粒子进行氢气氛围处理，使贵金属纳米粒子表面被氧化的贵金属原子得到还原变成离子，由于这种方法是在高温条件下进行的，因此，贵金属纳米粒子经过高温烧结处理后极易发生团聚，贵金属催化剂的催化性能也随之降低。
发明内容
为了解决现有利用气相法活化贵金属纳米粒子而存在的贵金属纳米粒子易发生团聚、催化性能低的问题，本发明提供一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，该方法的条件和步骤如下：
（1）将惰性溶剂和贵金属纳米粒子按照质量比为100:1～1:1的比例混合均匀，将混合后的溶液置于耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻方法，室温下，将步骤（1）中的耐压试管置于液氮中，并将氯甲烷收集于耐压试管中，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的耐压试管置于油浴中加热，加热温度为120～150℃，加热时间为2～5h，冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
步骤（1）中，所述惰性溶剂优选为二次蒸馏水、正己烷、甲醇、二氯甲烷或三氯甲烷，最优选为二次蒸馏水。
步骤（1）中，所述质量比优选为50:1。
步骤（2）中，所述液氮冷冻方法具体为：在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有惰性溶剂和贵金属纳米粒子的耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向耐压试管中通入氯甲烷，氯甲烷变为液相。
步骤（3）中，所述加热温度优选为150℃。
步骤（3）中，所述加热时间优选为3h。
本发明的有益效果是：与现有技术的气相法相比，本发明采用液相法，即在液相氯甲烷条件下，采用惰性溶剂与贵金属纳米粒子反应，使贵金属纳米粒子溶解和表面活化并重新获得新鲜表面，本发明由于不需要高温高压，因此，贵金属纳米粒子不会发生团聚，提高了贵金属催化剂的催化性能和使用寿命，同时，反应后的惰性溶剂可通过挥发或水洗除去，对环境友好。
附图说明
图1为实施例1中对铂纳米粒子进行溶解后紫外可见吸收光光谱图；
图2为实施例2中对铂纳米粒子进行溶解后紫外可见吸收光光谱图；
图3为实施例3中对金纳米粒子进行溶解后紫外可见吸收光光谱图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
采用的原料分别为分析纯氯甲烷，分析纯正己烷，分析纯甲醇，分析纯二氯甲烷，分析纯三氯甲烷。
实施例1
（1）将二次蒸馏水和铂纳米粒子按照质量比为100:1的比例混合均匀，并将混合后的溶液5ml置于玻璃耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻的方法，在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有二次蒸馏水和铂纳米粒子的玻璃耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向玻璃耐压试管中通入约2g氯甲烷，氯甲烷变为液相，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的玻璃耐压试管置于温度为150℃的油浴中加热3h，然后冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
对经过150℃油浴加热前后的溶液进行紫外可见吸收光谱表征，所得曲线如图1所示，反应后263nm～276nm范围内峰的出现，证明铂纳米粒子发生溶解，铂纳米粒子表面的原子发生了氧化，铂原子变成铂离子，表面得到再生。
实施例2
（1）将分析纯正己烷和铂纳米粒子按照质量比为50:1的比例混合均匀，并将混合后的溶液5ml置于玻璃耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻的方法，在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有分析纯正己烷和铂纳米粒子的玻璃耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向玻璃耐压试管中通入约2g氯甲烷，氯甲烷变为液相，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的玻璃耐压试管置于温度为130℃的油浴中加热2h，然后冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
对经过130℃油浴加热前后的溶液进行紫外可见吸收光谱表征，所得曲线如图2所示，反应后263nm～276nm范围内峰的出现，证明铂纳米粒子发生溶解，铂纳米粒子表面的原子发生了氧化，铂原子变成铂离子，表面得到再生。
实施例3
（1）将分析纯甲醇和金纳米粒子按照质量比为75:1的比例混合均匀，并将混合后的溶液5ml置于玻璃耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻的方法，在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有分析纯甲醇和金纳米粒子的玻璃耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向玻璃耐压试管中通入约2g氯甲烷，氯甲烷变为液相，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的玻璃耐压试管置于温度为140℃的油浴中加热3h，然后冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
对经过140℃油浴加热前后的溶液进行紫外可见吸收光谱表征，所得曲线如图2所示，反应后300nm～400nm范围内金离子吸收峰出现，而在520nm处吸收峰消失，证明金纳米粒子发生溶解，金纳米粒子表面的原子发生了氧化，金原子变成金离子，表面得到再生。
实施例4
（1）将分析纯二氯甲烷和银纳米粒子按照质量比为1:1的比例混合均匀，并将混合后的溶液5ml置于玻璃耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻的方法，在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有分析纯二氯甲烷和银纳米粒子的玻璃耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向玻璃耐压试管中通入约2g氯甲烷，氯甲烷变为液相，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的玻璃耐压试管置于温度为120℃的油浴中加热4h，然后冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
实施例5
（1）将分析纯二次蒸馏水和金纳米粒子按照质量比为25:1的比例混合均匀，并将混合后的溶液5ml置于玻璃耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻的方法，在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有分析纯二次蒸馏水和金纳米粒子的玻璃耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向玻璃耐压试管中通入约2g氯甲烷，氯甲烷变为液相，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的玻璃耐压试管置于温度为150℃的油浴中加热4h，然后冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
实施例6
（1）将分析纯正己烷和钯纳米粒子按照质量比为10:1的比例混合均匀，并将混合后的溶液5ml置于玻璃耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻的方法，在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有分析纯正己烷和钯纳米粒子的玻璃耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向玻璃耐压试管中通入约2g氯甲烷，氯甲烷变为液相，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的玻璃耐压试管置于温度为150℃的油浴中加热3h，然后冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
实施例 7
（1）将分析纯三氯甲烷和铂纳米粒子按照质量比为10:1的比例混合均匀，并将混合后的溶液5ml置于玻璃耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻的方法，在室温下将液氮倒在四氟烧杯中，将步骤（1）中盛有分析纯三氯甲烷和铂纳米粒子的玻璃耐压试管置于盛有液氮的四氟烧杯中，向玻璃耐压试管中通入约2g氯甲烷，氯甲烷变为液相，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的玻璃耐压试管置于温度为150℃的油浴中加热5h，然后冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。

Claims (6)

1.一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，其特征在于，该方法的条件和步骤如下：
（1）将惰性溶剂和贵金属纳米粒子按照质量比为100:1～1:1的比例混合均匀，将混合后的溶液置于耐压试管中；
（2）采用液氮冷冻方法，室温下，将步骤（1）中的耐压试管置于液氮中，并将氯甲烷收集于所述耐压试管中，收集前排净瓶内空气，收集后盖紧瓶盖；
（3）将步骤（2）中的耐压试管置于油浴中加热，加热温度为120～150℃，加热时间为2～5h，冷却至室温，即得到活化后的贵金属纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述惰性溶剂为二次蒸馏水、正己烷、甲醇、二氯甲烷或三氯甲烷。
3.根据权利要求2所述的一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，其特征在于，所述惰性溶剂为二次蒸馏水。
4.根据权利要求1所述的一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述质量比为50:1。
5.根据权利要求1所述的一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述加热温度为150℃。
6.根据权利要求1所述的一种液相溶解活化贵金属纳米粒子的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述加热时间为3h。
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