CN103924255B - 一种纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮的清洗方法 - Google Patents
一种纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮的清洗方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮的清洗方法，即首先将纳米PtPd合金材料用丙酮与乙醇组成的混合液进行初步清洗，然后在常温、搅拌的条件下用硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液再次进行清洗，最后再用纯乙醇清洗，即得表面洁净的纳米PtPd合金材料。本发明的清洗方法，由于利用硼氢化钠和叔丁胺共同作用，从而快速而且较好的除去纳米PtPd合金材料表面的PVP，并且清洗过的纳米PtPd合金材料的电化学活性有明显的提高。该清洗方法简单易行、所需的时间很短、不需要复杂昂贵的设备、条件温和而且效果很好，适于规模化作业。
Description
技术领域
本发明涉及快速清洗吸附在纳米贵金属表面的表面活性剂的新技术，特别涉及纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮（以下简称PVP）的清洗方法，该清洗方法可以大幅度的提高纳米材料PtPd合金的电化学性能。
背景技术
贵金属纳米颗粒因具有突出的催化性能、电学性能、磁学性能和光学性能，已经成为纳米科技领域中最富有活力的分支学科，成为最具发展潜力的研究热点之一。在基础研究和应用探索的驱动下，研究人员发现并改进了多种贵金属纳米材料的制备方法，通过控制贵金属纳米颗粒的尺寸大小以及形貌对其光学、催化等性能有着重要影响。表面活性剂（如PVP）对控制合成贵金属纳米材料尺寸大小及形貌有着重要的作用，但是表面活性剂（PVP）在贵金属表面具有强吸附性，覆盖了贵金属纳米材料催化的活性位点并且降低了其催化活性。所以表面活性剂清洗是极其重要的，它严重影响了贵金属纳米材料的催化性能。目前的纳米颗粒PtPd合金表面的表面活性剂PVP的清洗方法主要有热处理法（即将制备的纳米PtPd合金材料在200℃的氧气气氛下进行热处理）、强紫外光照（将制备的纳米PtPd合金材料在强紫外光下照射）。热处理的条件下，可能将纳米材料烧结、紫外光照条件下材料表面会生成氧化膜，从而降低了纳米PtPd合金材料的催化活性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述的技术问题而提供一种纳米PtPd合金材料表面的PVP的清洗方法。
本发明的技术原理
硼氢化钠能将吸附在贵金属表面的PVP剥落下来，而剥落下来的PVP能够溶解在叔丁胺溶液中。
本发明的技术方案
一种纳米PtPd合金材料表面的PVP的清洗方法，即首先将纳米PtPd合金材料用丙酮与乙醇组成的混合液清洗；
然后用硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液进行清洗；
所述的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液，优选按质量比计算，即硼氢化钠：叔丁胺为1：10-50；
最后用纯乙醇清洗，即得表面洁净的纳米PtPd合金材料。
上述的清洗方法具体步骤如下：
（1）、初步清洗
将纳米PtPd合金材料用为纳米PtPd合金材料质量2000-15000倍的丙酮与乙醇组成的混合液依次清洗、离心四次，以除去纳米PtPd合金材料表面部分的PVP；
所述的丙酮与乙醇组成的混合液，按体积比计算，即乙醇：丙酮为1：1-20；
（2）、步骤（1）中经初步清洗过的纳米PtPd合金材料，在常温、搅拌的条件下加入为纳米PtPd合金材料质量1000-6000倍的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液再次进行清洗后离心，以除去剩余吸附在纳米PtPd合金材料表面的PVP；
所述的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液，按质量比计算，即硼氢化钠：叔丁胺为1：10-50；
（3）、步骤（2）经硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液清洗后的纳米PtPd合金材料再用纯乙醇清洗三次并离心，以除去一些胺类等杂质，即得表面洁净的纳米PtPd合金材料。
本发明的有益效果
本发明的一种纳米PtPd合金材料表面的PVP的清洗方法，由于利用硼氢化钠和叔丁胺共同作用，从而快速而且较好的除去纳米PtPd合金材料表面的PVP，并且通过对照可以看出，单独的利用叔丁胺浸泡所需的时间比较长。而单独利用硼氢化钠，脱附下来的PVP很快的又吸附在纳米PtPd合金材料表面的缺陷，并且用本发明的一种纳米PtPd合金材料表面的PVP的清洗方法清洗过的纳米PtPd合金材料的电化学活性有明显的提高。
进一步，本发明的一种纳米颗粒PtPd合金表面的PVP的清洗方法，清洗方法简单易行、所需的时间很短、不需要复杂昂贵的设备、条件温和而且效果很好，适于规模化作业。
附图说明
图1、实施例1中经初步清洗处理后的纳米PtPd合金材料、实施例1最终经硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液清洗后的纳米PtPd合金材料、对照实施例1所得的单独经叔丁胺浸泡后的纳米PtPd合金材料及对照实施例2所得的单独经硼氢化钠水溶液清洗后的纳米PtPd合金材料分别在0.1MHClO4+1.0MCH3OH的电解液中进行电化学性能-循环伏安曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
本发明的各实施例中所用的纳米PtPd合金材料的制备，步骤如下：
取1mL20mM的K2PtCl4与1mL20mM的Na2PdCl4于25mL的烧杯中，另称取0.5mmol即83mg的KI和1.45mmol即160mg的PVP溶于上述溶液，最后再往其加入10ml的N-N二甲基甲酰，超声五分钟，将所得到的溶液转移到25mL的高压釜中，在烘箱中130℃反应5h，即得到了纳米PtPd合金材料。
实施例1
一种纳米PtPd合金材料表面的表面活性剂PVP的清洗方法，具体包括如下步骤：
（1）、初步清洗
取6mg纳米PtPd合金材料，将纳米PtPd合金材料用为纳米PtPd合金材料质量9000倍的丙酮与乙醇组成的混合液依次清洗、离心四次，以除去纳米PtPd合金材料表面部分的PVP；
所述的丙酮与乙醇组成的混合液，按体积比计算，即乙醇：丙酮为1：3；
（2）、步骤（1）中经初步清洗过的纳米PtPd合金材料，在常温、搅拌的条件下加入为纳米PtPd合金材料质量3500倍的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液再次进行清洗后离心，以除去剩余吸附在纳米PtPd合金材料表面的PVP；
所述的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液，按质量比计算，即硼氢化钠：叔丁胺为1：25；
（3）、步骤（2）经硼氢化钠与叔丁胺混合液清洗后的纳米PtPd合金材料再用纯乙醇清洗三次并离心，以除去一些胺类等杂质，即得表面洁净的纳米PtPd合金材料。
对照实施例1
一种纳米PtPd合金材料表面的表面活性剂PVP的清洗方法，具体包括如下步骤：
（1）、初步清洗
取6mg纳米PtPd合金材料，将纳米PtPd合金材料用为纳米PtPd合金材料质量量9000倍的丙酮与乙醇组成的混合液依次清洗、离心四次，以除去纳米PtPd合金材料表面部分的PVP；
所述的丙酮与乙醇组成的混合液，按体积比计算，即乙醇：丙酮为1：3；
（2）、步骤（1）中经初步清洗过的纳米PtPd合金材料，在常温、搅拌的条件下加入20mL叔丁胺及800ul的水浸泡24小时，即完成纳米PtPd合金材料表面的表面活性剂PVP的清洗。
对照实施例2
一种纳米PtPd合金材料表面的表面活性剂PVP的清洗方法，具体包括如下步骤：
（1）、初步清洗
取6mg纳米PtPd合金材料，将纳米PtPd合金材料用为纳米PtPd合金材料质量9000倍的丙酮与乙醇组成的混合液依次清洗、离心四次，以除去纳米PtPd合金材料表面部分的PVP；
所述的丙酮与乙醇组成的混合液，按体积比计算，即乙醇：丙酮为1：3；
（2）、步骤（1）中经初步清洗过的纳米PtPd合金材料，在常温、搅拌的条件下加入800uL的溶度为0.1M的硼氢化钠水溶液及20ml的水浸泡30秒，即完成纳米PtPd合金材料表面的表面活性剂PVP的清洗。
电化学循环伏安曲线的测试
将上述实施例1中经初步清洗处理后的纳米PtPd合金材料、对照实施例1经初步清洗，再单独经叔丁胺浸泡后的纳米PtPd合金材料、对照实施例2经初步清洗，再单独经硼氢化钠水溶液清洗后的纳米PtPd合金材料和实施例1中经初步清洗，再经硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液清洗后的纳米PtPd合金材料4个样品，分别在0.1MHClO4+1.0MCH3OH的电解液中，进行电化学性能-循环伏安曲线测试，测试步骤如下：
取上述四个样品分别溶于400mL乙醇和600mL去离子水中，超声分散后加入120uL的nafion溶液（D-520分散液,5%w/w水和1-丙醇溶液,交换容量|>1.00meq/g）。利用三电极体系，工作电极为直径为3mm的铂碳电极，辅助电极为铂片电极，参比电极为饱和甘汞电极。每次测试时，取5uL的上述溶液，滴在工作电极上，待其干燥后，在电解液为0.1MHClO4+1.0MCH3OH电解槽中，进行电化学循环伏安曲线测试，具体结果如图1所示，图1中A表示实施例1中经初步清洗处理后的纳米PtPd合金材料的循环伏安曲线；B表示对照实施例1经初步清洗，再单独经叔丁胺浸泡后的纳米PtPd合金材料的循环伏安曲线；C表示对照实施例2经初步清洗，再单独经硼氢化钠水溶液清洗后的纳米PtPd合金材料的循环伏安曲线、D表示实施例1中经初步清洗，再经硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液清洗后的纳米PtPd合金材料的循环伏安曲线。从图1中可以看出，4个表面处理后的纳米PtPd合金材料样品的电化学活性明显不同，经硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液清洗后的纳米PtPd合金材料的电化学活性有非常明显的提高。
上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮的清洗方法，其特征在于，该方法的步骤为：
首先将纳米PtPd合金材料用丙酮与乙醇组成的混合液清洗；
然后用硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液进行清洗；其中所述的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液，按质量比计算，即硼氢化钠：叔丁胺为1：10-50；
最后用纯乙醇清洗，即得表面洁净的纳米PtPd合金材料。
2.如权利要求1所述的一种纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮的清洗方法，其特征在于所述的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液，按质量比计算，即硼氢化钠：叔丁胺为1：25。
3.如权利要求1或2所述的一种纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮的清洗方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）、初步清洗
将纳米PtPd合金材料用为纳米PtPd合金材料质量2000-15000倍的丙酮与乙醇组成的混合液依次清洗、离心四次；
所述的丙酮与乙醇组成的混合液，按体积比计算，即乙醇：丙酮为1：1-20混合液；
（2）、步骤（1）中经初步清洗过的纳米PtPd合金材料，在常温、搅拌的条件下加入为纳米PtPd合金材料质量1000-6000倍的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液再次进行清洗后离心；
（3）、步骤（2）经硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液清洗后的纳米PtPd合金材料再用纯乙醇清洗三次并离心，即得表面洁净的纳米PtPd合金材料。
4.如权利要求3所述的一种纳米PtPd合金材料表面的聚乙烯砒咯烷酮的清洗方法，其特征在于步骤（1）中：将纳米PtPd合金材料用为纳米PtPd合金材料质量9000倍的丙酮与乙醇组成的混合液依次清洗、离心四次；
所述的丙酮与乙醇组成的混合液，按体积比即乙醇：丙酮为1：3；
步骤（2）中：加入为纳米PtPd合金材料质量3500倍的硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液；
步骤（3）中经硼氢化钠与叔丁胺组成的混合液清洗后的纳米PtPd合金材料再用纯乙醇清洗三次。
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