CN110919023A - 锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法 - Google Patents

锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110919023A
CN110919023A CN201911131525.8A CN201911131525A CN110919023A CN 110919023 A CN110919023 A CN 110919023A CN 201911131525 A CN201911131525 A CN 201911131525A CN 110919023 A CN110919023 A CN 110919023A
Authority
CN
China
Prior art keywords
platinum
dendritic
solution
zinc
acetylacetonate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911131525.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110919023B (zh
Inventor
崔小强
徐延超
魏淑婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201911131525.8A priority Critical patent/CN110919023B/zh
Publication of CN110919023A publication Critical patent/CN110919023A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110919023B publication Critical patent/CN110919023B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/07—Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/04—Alloys based on a platinum group metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/081—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Abstract

本发明公开了一种通过锌离子诱导作用制备多枝状铂基纳米材料的方法以及将其作为电催化产氢催化剂的研究。锌离子在铂基纳米晶生长阶段能诱导其向多枝结构发展，因此合成步骤是在锌前驱体盐存在的条件下，通过溶剂热法一步制备具有多枝状结构的铂镍、铂钴、铂铁合金纳米催化剂。相较于非枝晶和八足状结构，此方法合成的多枝纳米粒子能够更大程度地暴露活性位点，能够有效提升其电催化活性。本发明简单且普适，丰富了多枝状纳米结构的制备手段，推动了铂基催化剂在电催化制氢领域的发展。

Description

锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法
技术领域
本发明涉及多枝状铂基纳米材料的普适合成，所制备的材料可应用于高效电催化产氢领域。
背景技术
由于其卓越催化活性，铂合金材料在电化学产氢领域中占据着不可替代的地位。但是高昂的成本和电化学过程中易受腐蚀的缺点，使得其电化学产氢的实用化困难重重。因此，开发一种高效、稳定的铂合金催化剂用于电化学产氢一直吸引着研究者的关注。近年来，大量研究成果表明具有三维开孔框架结构的多枝状纳米催化剂往往表现出优异的催化活性和稳定性。这是因为相较于零维纳米球形催化剂，多枝状结构能够更大程度地暴露活性位点提升单位比活性，进而节约成本；此外多枝结构也能增大催化剂与基底之间的接触面积，提供更多的结合位点，增强催化剂的抗腐蚀性，进而提升稳定性。然而由于多枝结构的复杂性以及生长过程中易发生团聚的特点，多枝状铂合金纳米催化剂的的精确控制与合成往往比较困难。因此，发明一种简单有效的方法制备多枝状铂合金对电催化产氢至关重要。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种多枝状铂基纳米材料，包括多枝状铂纳米材料和多枝状铂基纳米合金材料，这种材料能够更大程度地暴露活性位点提升单位比活性，进而节约成本；此外多枝结构也能增大催化剂与基底之间的接触面积，提供更多的结合位点，增强催化剂的抗腐蚀性，进而提升稳定性。
本发明的另一个目的在于提供上述多枝状铂基纳米材料的制备方法，克服现有技术中，由于多枝结构的复杂性以及生长过程中易发生团聚的特点，多枝状铂合金纳米催化剂的的精确控制与合成往往比较困难。
本发明的另一个目的在于提供上述多枝状铂基纳米材料的制备方法，该方法利用锌离子的结构诱导作用，通过溶剂热法一步制备了多枝状的多枝状铂基纳米材料。具体是指：在合成Pt纳米晶的过程中加入Zn2+，例如，在合成铂基纳米材料的生长溶液中加入Zn2+，Zn2+发生欠电位沉积，并以单质Zn沉积在Pt晶种上；在Pt晶种的高能台阶位处，沉积在Pt晶种上Zn和溶液中Pt2+发生置换反应，发生形核成长，最终得到多枝状铂基纳米材料。
本发明所述的多枝状铂基纳米材料包括但不限于具有面心立方相结构的铂基纳米合金材料。
本发明所述的多枝状铂基纳米材料可以为铂镍合金、铂铁合金、铂钴合金、铂锌合金。
本发明的另一个目的是提供多枝状Pt3Ni纳米材料的制备方法，具体为：
（1）分别称取10mg的乙酰丙酮铂、4-13mg乙酰丙酮锌、2.5mg乙酰丙酮镍、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180~200℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Ni纳米粒子。
本发明的另一个目的是提供多枝状Pt3Co纳米材料的制备方法，具体为：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、4-13mg乙酰丙酮锌、9.0mg乙酰丙酮钴、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Co纳米粒子。
本发明的另一个目的是提供多枝状Pt3Fe纳米材料的制备方法，具体为：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、4-13mg乙酰丙酮锌、4.0mg乙酰丙酮铁、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Fe纳米粒子。
附图说明
图1为实施例1-1和1-2制备的Pt和多枝状的PtZn合金纳米粒子的透射电子显微镜图（TEM）；
图2 a、b图分别为实施例1-2制备的多枝状PtZn纳米粒子的高分辨透射电子显微镜图（HR-TEM）及其枝晶尺寸统计图；
图3为实施例1-2纳米晶生长全过程的透射电子显微镜图（TEM）；a和d表示纳米晶生长30分钟时的产物TEM照片；b和e表示纳米晶生长3小时时的产物TEM照片；c表示纳米晶生长8小时的产物TEM照片，此时生长过程结束；f表示在生长过程中对纳米晶产物的尺寸和成分进行的监控分析；
图4 a、b图分别为实施例2-1和2-2制备的八足状和多枝状Pt3Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜图（TEM）；
图5为实施例2-2制备的多枝状Pt3Ni合金纳米粒子的能谱分析（EDS）
图6 a、b图分别为实施例3-1制备的八足状Pt3Co在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）；c、d图分别为实施例3-2制备的多枝状Pt3Co在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）；
图7a、b图分别为实施例4-1制备的八足状Pt3Fe在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）；c、d图分别为实施例4-2制备的多枝状Pt3Fe在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）；
图8为实施例1-1、2-2、3-2、4-2制备的样品的电化学制氢性能测试图（LSV）。
具体实施方式
实施例1-1
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到纯Pt纳米粒子。
图1 的a图为制备的纯Pt纳米粒子透射电子显微镜图（TEM）。a图显示，合成过程中只有乙酰丙酮铂时，得到的产物为不具有枝晶结构的纯Pt纳米粒子，这些Pt纳米粒子多呈现不规则的球形。
实施例1-2
通过锌离子诱导制备多枝状铂锌纳米合金的方法，步骤如下：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、10mg乙酰丙酮锌、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的PtZn纳米粒子；
图1 的b图为制备的PtZn合金纳米粒子透射电子显微镜图（TEM）。从b图中可以看出当在合成过程中加入乙酰丙酮锌时，得到的产物为具有多枝状结构的PtZn合金纳米立方体。图a、b产物纳米结构的鲜明对比说明锌前驱体盐的加入能够有效诱导多枝状结构的产生。
图2的a、b图分别为制备的多枝状PtZn纳米粒子的高分辨透射电子显微镜图（HR-TEM）及其枝晶尺寸统计图。a图显示，PtZn合金纳米立方体具有开放的多枝状结构，且枝晶之间存在有空隙组成的孔道，这有利于增大活性面积，增强催化反应过程中的质量传输；b图显示组成纳米立方体的枝晶尺寸为4.69纳米。高度的多枝状结构不仅能够更大程度地暴露活性位点，还能提供更多的和基底之间的结合稳定增强吸附，因此相比于传统的球形纳米粒子往往能够表现出更好的催化活性和稳定性。
实施例1-3
为了进一步揭示在有Zn存在的合成条件下，Pt纳米粒子是Zn的诱导下如何一步步生长成多枝状结构，对实施例1-2纳米晶生长全过程进行了监控，各个生长阶段的TEM如图3所示。
a和d表示纳米晶生长30分钟时的产物TEM照片
b和e表示纳米晶生长3小时时的产物TEM照片
c表示纳米晶生长8小时的产物TEM照片，此时生长过程结束
f表示在生长过程中对纳米晶产物的尺寸和成分进行的监控分析
当生长30分钟时，如图a，产物多为纳米立方体，其中也包含少量具有枝状结构的产物；对这些产物进行细致分析，如图d可以看到，此时得到的纳米立方体有明显的沿着八个顶点往外延伸生长的趋势，即有成长成八足状产物的趋势；
当生长3小时时，如图b，此时已经得到规则多枝状纳米晶体，而不仅仅是纳米八足状结构了，也就是说其中过程经历了由八足状到多枝状的转变；
对3小时产物的细致分析，如图e，可以看出，部分枝晶是呈曲折状的，也就是说出现了枝晶上生长出新枝晶的现象，这是由于枝晶表面具有大量的原子台阶，这些位点处能量高，利于欠电位沉积得到的Zn和溶液中的Pt2+发生置换反应，从而产生“枝晶上长枝晶”的结果，这一现象最终造成多枝状结构的形成；
c图是终产物的TEM图片；f图表明随着生长过程进行的尺寸和成分的变化
由此得到Zn2+诱导体系下，Pt纳米晶的生长过程如下：
1.根据Pt纳米晶自身的生长的反应动力学，呈现100暴露面的纳米立方体形状；
2.纳米立方体种子的顶点处能量高，所以在八个顶点处容易通过置换反应形核生长，呈现出八足状的生长趋势，同时，Zn2+发生欠电位沉积，并以单质Zn沉积在Pt晶种上；
3.随着进一步生长，八足状纳米晶的枝晶上存在利于置换反应发生的高能台阶位，在Pt晶种的高能台阶位处，沉积在Pt晶种上Zn和溶液中Pt2+发生置换反应，发生形核成长，因此在枝晶上发生形核成长的结果就是枝晶上长枝晶；最终形成多枝晶状纳米结构。
实施例1-4
将实施例1-2中的乙酰丙酮锌替换成具有相同锌离子摩尔量的醋酸锌、硝酸锌、氯化锌中的任意一种时，其他条件不变，最后均能得到高度的多枝状结构。
实施例2-1
无诱导制备八足状Pt3Ni纳米合金的方法，步骤如下：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、2.5mg乙酰丙酮镍、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到八足状的Pt3Ni合金纳米粒子，如图4a所示。
实施例2-2
通过锌离子诱导制备多枝状Pt3Ni纳米合金的方法，步骤如下：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、10mg乙酰丙酮锌、2.5mg乙酰丙酮镍、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Ni纳米粒子。
从图4的a和b图对比中可以看出乙酰丙酮锌的加入能够诱导Pt3Ni合金纳米粒子由八足状结构向多枝状结构转变。
图5为制备的多枝状Pt3Ni合金纳米粒子的能谱分析图（EDS），对应图4b。从能谱分析中可以看出，在乙酰丙酮锌存在下生成的多枝状纳米粒子成分为Pt3Ni合金，没有锌元素的存在。这说明锌的加入在合成中只起到结构导向作用，进一步说明了锌离子的存在对多枝状结构的生成至关重要。
实施例2-3
将实施例2-2中的乙酰丙酮锌替换成具有相同锌离子摩尔量的醋酸锌、硝酸锌、氯化锌中的任意一种时，其他条件不变，最后均能得到高度的多枝状结构。
实施例3-1
无诱导制备八足状Pt3Co纳米合金的方法，步骤如下：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、9.0mg乙酰丙酮钴、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到八足状的Pt3Co合金纳米粒子；图6的a、b图为制备的八足状Pt3Co合金纳米粒子在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）。
实施例3-2
通过锌离子诱导制备多枝状Pt3Co纳米合金的方法，步骤如下：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、10mg乙酰丙酮锌、9mg乙酰丙酮钴、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Co纳米粒子；
图6的c、d图为制备的多枝状Pt3Co合金纳米粒子在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）。多枝状Pt3Co合金纳米粒子的成功制备表明锌诱导多枝状结构铂合金的合成是一种简便且普适的方法。
实施例3-3
将实施例3-2中的乙酰丙酮锌替换成具有相同锌离子摩尔量的醋酸锌、硝酸锌、氯化锌中的任意一种时，其他条件不变，最后均能得到高度的多枝状结构。
实施例4-1
无诱导制备八足状Pt3Fe纳米合金的方法，步骤如下：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、4.0mg乙酰丙酮铁、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到八足状的Pt3Fe合金纳米粒子；图7的a、b图为制备的八足状Pt3Fe合金纳米粒子在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）。
实施例4-2
通过锌离子诱导制备多枝状Pt3Fe纳米合金的方法，步骤如下：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、10mg乙酰丙酮锌、4.0mg乙酰丙酮铁、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Fe纳米粒子；
图7的c、d图为制备的多枝状Pt3Fe合金纳米粒子在不同放大倍数下的透射电子显微镜图（TEM）。多枝状Pt3Fe合金纳米粒子的成功制备表明锌诱导多枝状结构铂合金的合成是一种简便且普适的方法。
实施例4-3
将实施例4-2中的乙酰丙酮锌替换成具有相同锌离子摩尔量的醋酸锌、硝酸锌、氯化锌中的任意一种时，其他条件不变，最后均能得到高度的多枝状结构。
由此可见，在合成Pt纳米晶的过程中加入Zn2+，例如，在合成铂基纳米材料的生长溶液中加入Zn2+，Zn2+发生欠电位沉积，并以单质Zn沉积在Pt晶种上；在Pt晶种的高能台阶位处，沉积在Pt晶种上Zn和溶液中Pt2+发生置换反应，发生形核成长，最终得到多枝状铂基纳米材料。
图8为实施例1-2、实施例2-2、实施例3-2、实施例4-2中所制备的多枝状铂合金纳米粒子的电催化制氢性能图（LSV）。所有样品负载在商业碳上进行测试，铂负载量均保持一致。测试结果显示，与商业铂碳催化剂相比，多枝状结构的铂合金纳米粒子均表现出更优异的催化活性，其中多枝状铂镍合金的催化活性最好，其电流密度达到30.6mA cm-2@-0.07Vvs RHE，远优于商业铂碳催化剂（4.1 mA cm-2@-0.07V vs RHE）。高催化活性的原因是由于多枝状结构的帮助，其疏松的多孔道特征不仅能促进催化反应过程中的质量传输，还能更大程度地暴露活性位点。因此，这种锌诱导的多枝状结构的铂合金纳米粒子的普适方法为开发高性能催化剂提供了新手段。

Claims (7)

1.一种多枝状铂基纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法至少包含：在合成Pt纳米晶的过程中加入Zn2+，Zn2+发生欠电位沉积，并以单质Zn沉积在Pt晶种上；在Pt晶种的高能台阶位处，沉积在Pt晶种上Zn和溶液中Pt2+发生置换反应，发生形核成长，最终得到多枝状铂基纳米材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锌离子的来源为：乙酰丙酮锌、醋酸锌、硝酸锌、氯化锌等。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，最终得到多枝状铂基纳米材料为面心立方相结构。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，最终得到多枝状铂基纳米材料可以为铂镍合金、铂铁合金、铂钴合金、铂锌合金。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）分别称取10mg的乙酰丙酮铂、4-13mg乙酰丙酮锌、2.5mg乙酰丙酮镍、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180~200℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和环己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Ni纳米粒子。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、4-13mg乙酰丙酮锌、9.0mg乙酰丙酮钴、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Co纳米粒子。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）分别称取10mg乙酰丙酮铂、4-13mg乙酰丙酮锌、4.0mg乙酰丙酮铁、32mgCTAC和60mg葡萄糖，加入到由4mL油胺和1mL油酸组成的混合溶液中，搅拌均匀；
（2）将上述混合均匀的溶液转移至油浴中，由室温升温至180℃并保温8h，之后自然冷却到室温；
（3）将所得溶液用乙醇和己烷的混合液离心清洗数次，即得到多枝状结构的Pt3Fe纳米粒子。
CN201911131525.8A 2019-11-19 2019-11-19 锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法 Active CN110919023B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911131525.8A CN110919023B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911131525.8A CN110919023B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110919023A true CN110919023A (zh) 2020-03-27
CN110919023B CN110919023B (zh) 2021-06-11

Family

ID=69853360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911131525.8A Active CN110919023B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110919023B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080245186A1 (en) * 2005-05-13 2008-10-09 University Of Rochester Synthesis of nano-materials in ionic liquids
CN102847534A (zh) * 2012-09-03 2013-01-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种纳米材料的光驱动调控制备方法及其电催化活性
CN105483795A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 广州中国科学院先进技术研究所 一种采用欠电位沉积技术制备复合铜纳米线的方法
CN107866579A (zh) * 2017-12-11 2018-04-03 温州大学 一种多枝Pt金属纳米晶的合成方法
CN108315763A (zh) * 2018-05-09 2018-07-24 东北大学 一种利用离子液体电解氧化锌制备金属锌的方法
CN108607575A (zh) * 2018-04-10 2018-10-02 广东工业大学 一种多枝结构铂基双金属纳米催化剂及制备方法和应用
CN108620602A (zh) * 2018-05-21 2018-10-09 武汉理工大学 一种纳米枝状Pt、制备方法及在电催化甲醇氧化中的应用
CN109292733A (zh) * 2018-09-20 2019-02-01 济南大学 柔性纸基铂纳米粒子-多枝二氧化钛纳米管复合物的制备
CN109732100A (zh) * 2019-03-11 2019-05-10 昆明理工大学 一种小尺寸枝状铂纳米颗粒的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080245186A1 (en) * 2005-05-13 2008-10-09 University Of Rochester Synthesis of nano-materials in ionic liquids
CN102847534A (zh) * 2012-09-03 2013-01-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种纳米材料的光驱动调控制备方法及其电催化活性
CN105483795A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 广州中国科学院先进技术研究所 一种采用欠电位沉积技术制备复合铜纳米线的方法
CN107866579A (zh) * 2017-12-11 2018-04-03 温州大学 一种多枝Pt金属纳米晶的合成方法
CN108607575A (zh) * 2018-04-10 2018-10-02 广东工业大学 一种多枝结构铂基双金属纳米催化剂及制备方法和应用
CN108315763A (zh) * 2018-05-09 2018-07-24 东北大学 一种利用离子液体电解氧化锌制备金属锌的方法
CN108620602A (zh) * 2018-05-21 2018-10-09 武汉理工大学 一种纳米枝状Pt、制备方法及在电催化甲醇氧化中的应用
CN109292733A (zh) * 2018-09-20 2019-02-01 济南大学 柔性纸基铂纳米粒子-多枝二氧化钛纳米管复合物的制备
CN109732100A (zh) * 2019-03-11 2019-05-10 昆明理工大学 一种小尺寸枝状铂纳米颗粒的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANCHAO XU等: "Highly active zigzag-like Pt-Zn alloy nanowires with high-index facets for alcohol electrooxidation", 《NANO RESEARCH》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110919023B (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fiévet et al. The polyol process: a unique method for easy access to metal nanoparticles with tailored sizes, shapes and compositions
Wu et al. Defect-dominated shape recovery of nanocrystals: A new strategy for trimetallic catalysts
Fan et al. Extraordinary electrocatalytic performance for formic acid oxidation by the synergistic effect of Pt and Au on carbon black
You et al. Synthesis of colloidal metal and metal alloy nanoparticles for electrochemical energy applications
US7527875B2 (en) Group of metal magnetic nanoparticles and method for producing the same
CN107552044B (zh) 一种有效素化贵金属并提升其电催化性能的制备方法
CN108435201B (zh) 一种多枝状Pd@PtNi核壳纳米催化剂的合成方法
Kim et al. Low temperature synthesis and growth mechanism of Ag nanowires
CN111224117A (zh) 一种纳米线结构Pt合金催化剂及其制备方法与应用
US20210316286A1 (en) Core-shell structured nise2@nc electrocatalytic material and preparation method and use thereof
Teng et al. Facile synthesis of channel-rich ultrathin palladium-silver nanosheets for highly efficient formic acid electrooxidation
Guo et al. Controllable synthesis of Cu–Ni core–shell nanoparticles and nanowires with tunable magnetic properties
KR20190049276A (ko) Pt-CoO 나노입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 촉매
Kim et al. An overview of one-dimensional metal nanostructures for electrocatalysis
CN108311691B (zh) 一种无模板溶剂热法合成十二面体PtCu纳米框材料的方法
Gong et al. PtNi alloy hyperbranched nanostructures with enhanced catalytic performance towards oxygen reduction reaction
Yan et al. Synthesis and characterization of cross-like Ni-Co-P microcomposites
Tang et al. Colloidal nanocrystals for electrochemical reduction reactions
KR101168653B1 (ko) 나노덴드라이트의 제조방법
Song et al. Controlled synthesis of PtNi hexapods for enhanced oxygen reduction reaction
KR20180019888A (ko) 금 멀티포드 나노입자 코어-백금 쉘 나노입자 및 그 합성방법
Li et al. Polyelectrolyte-assisted soft reduced process for Pt-Cu nanoclusters with enhanced electrocatalytic activity for the methanol oxidation reaction
CN110919023B (zh) 锌离子诱导制备多枝状铂基纳米材料的方法
Wang et al. Seed-mediated growth approach to shape-controlled synthesis of Cu2O particles
Duan et al. Controlled growth of Au/Ni bimetallic nanocrystals with different nanostructures

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant