CN113941712B - 一种纳米级球状钯粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米级球状钯粉的制备方法,属于贵金属材料制备技术领域。本发明将钯前驱体溶于盐酸‑去离子水中得到钯前驱体溶液,将抗坏血酸和聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为20‑60℃搅拌均匀得到还原剂溶液;将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中,恒温反应15~30min得到钯黑溶液;钯黑溶液陈化15‑30min,固液分离,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体,真空干燥得到纳米级球状钯粉。本发明以抗坏血酸为还原剂,聚丙烯酸钠为表面活性剂,通过控制还原剂和表面活性剂的用量,反应时间和反应温度,制备出粒径在80‑150nm的超细球状钯粉;超细球状钯粉的球型度较高,分散性较好,且制备过程简单无污染,无材料浪费,易于洗涤,可用于工业化生产。

Description

一种纳米级球状钯粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米级球状钯粉的制备方法,属于贵金属材料制备技术领域。
背景技术
钯作为一种独特的贵金属材料,具有优异的物理和化学性能,广泛应用于导体浆料,催化剂,储氢和透氢材料以及医学领域。
目前钯粉的制备方法主要包括化学还原法,模板法和电化学法等。模板法和电化学法涉及的工艺流程较为复杂,不易操作。而化学还原法制备钯粉的工艺流程中多使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂和分散剂,去减少钯粉的团聚现象,但是制备的钯粉球型度不高,且PVP不易洗涤去除,影响最终产品的使用。
发明内容
本发明针对现有化学还原法制备纳米级球状钯粉的问题,提出了一种纳米级球状钯粉的制备方法,利用聚丙烯酸钠作为表面活性剂和分散剂,通过控制还原剂和分散剂的用量,以及反应时间和反应温度,制备出球型度较高,分散性较好的纳米级钯粉;分散剂聚丙烯酸钠可用去离子水和无水乙醇洗去,也提高了钯粉最终产品的纯度。
一种纳米级球状钯粉的制备方法,具体步骤如下:
(1)将钯前驱体溶于盐酸-去离子水中得到钯前驱体溶液;
(2)将抗坏血酸和聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为20-60℃搅拌均匀得到还原剂溶液;
(3)将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中,恒温反应15~30min得到钯黑溶液;
(4)钯黑溶液陈化15-30min,固液分离,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体,真空干燥得到纳米级球状钯粉;
所述步骤(1)钯前驱体为氯化钯,硝酸钯,乙酰丙酮钯中的一种或多种,钯前驱体溶液浓度为0.009~0.012mol/L;盐酸-去离子水中盐酸浓度为0.055~0.245mol/L;
所述钯前驱体和抗坏血酸的质量比为1:1~2,钯前驱体和聚丙烯酸钠的质量比为1:0.5~1。
本发明的有益效果是:
(1)本发明使用聚丙烯酸钠作为表面活性剂和分散剂,聚丙烯酸钠为聚电解质分散剂,在悬浮液中起到静电稳定和空间位阻的作用;由于聚丙烯酸钠分子电离后会存在许多阴离子基团,导致分子链增长,形成了黏度大、黏性高的溶液,有效地限制颗粒的运动。聚丙烯酸钠不仅起到分散剂应有的空间位阻稳定机制,通过调节pH值还可以起到静电稳定机制,可以大大提高制备的钯纳米颗粒的分散性;
(2)本发明方法中使用的聚丙烯酸钠易于清洗,减少了杂质的引入,并且制备工艺简单,可在较低的温度下获得球型度较高,分散性较好的纳米级钯粉。
附图说明
图1为实施例1球形钯纳米颗粒的扫描电镜图(放大倍数10000倍);
图2为实施例1球形钯纳米颗粒的扫描电镜图(放大倍数30000倍);
图3为实施例1球形钯纳米颗粒的扫描电镜图(放大倍数100000倍)
图4为实施例1球形钯纳米颗粒的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1:一种纳米级球状钯粉的制备方法,具体步骤如下:
(1)将钯前驱体(20mg氯化钯)溶于盐酸-去离子水中得到钯前驱体溶液;其中钯前驱体溶液中钯前驱体(氯化钯)的浓度为0.009mol/L;盐酸-去离子水中盐酸浓度为0.055mol/L;
(2)将40mg抗坏血酸和20mg聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为40℃搅拌均匀得到还原剂溶液;
(3)在温度40℃下,将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中并恒温反应15min得到钯黑溶液;
(4)钯黑溶液陈化15min,固液离心分离,去除上清液,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体至上层清液为中性,在温度40℃下真空干燥得到纳米级球状钯粉;
本实施例纳米级球状钯粉的扫描电子显微镜图如图1~3所示,从图1~3中可知,纳米级球状钯粉的平均粒径为80nm,球型度较好,分散均匀;纳米级球状钯粉的XRD图见图4,从图4可知,钯纳米颗粒仅有钯单质物相,且无杂质峰。
实施例2:一种纳米级球状钯粉的制备方法,具体步骤如下:
(1)将钯前驱体(20mg硝酸钯)溶于盐酸-去离子水中得到钯前驱体溶液;其中钯前驱体溶液中钯前驱体(硝酸钯)的浓度为0.010mol/L;盐酸-去离子水中盐酸浓度为0.150mol/L;
(2)将20mg抗坏血酸和10mg聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为50℃搅拌均匀得到还原剂溶液;
(3)在温度50℃下,将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中并恒温反应30min得到钯黑溶液;
(4)钯黑溶液陈化15min,固液离心分离,去除上清液,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体至上层清液为中性,在温度40℃下真空干燥得到纳米级球状钯粉;
本实施例纳米级球状钯粉的扫描电镜图可知,纳米级球状钯粉的平均粒径为120nm,分散均匀;由XRD图可知,钯纳米颗粒仅有钯单质物相,且无杂质峰。
实施例3:一种纳米级球状钯粉的制备方法,具体步骤如下:
(1)将钯前驱体(20mg乙酰丙酮钯)溶于盐酸-去离子水中得到钯前驱体溶液;其中钯前驱体溶液中钯前驱体(乙酰丙酮钯)的浓度为0.012mol/L;盐酸-去离子水中盐酸浓度为0.175mol/L;
(2)将30mg抗坏血酸和15mg聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为60℃搅拌均匀得到还原剂溶液;
(3)在温度60℃下,将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中并恒温反应20min得到钯黑溶液;
(4)钯黑溶液陈化30min,固液离心分离,去除上清液,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体至上层清液为中性,在温度40℃下真空干燥得到纳米级球状钯粉;
本实施例纳米级球状钯粉的扫描电镜图可知,纳米级球状钯粉的平均粒径为100nm,分散均匀;由XRD图可知,钯纳米颗粒仅有钯单质物相,且无杂质峰。
实施例4:一种纳米级球状钯粉的制备方法,具体步骤如下:
(1)将钯前驱体(20mg氯化钯)溶于盐酸-去离子水中得到钯前驱体溶液;其中钯前驱体溶液中钯前驱体(氯化钯)的浓度为0.011mol/L;盐酸-去离子水中盐酸浓度为0.215mol/L;
(2)将10mg抗坏血酸和5mg聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为20℃搅拌均匀得到还原剂溶液;
(3)在温度20℃下,将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中并恒温反应10min得到钯黑溶液;
(4)钯黑溶液陈化25min,固液离心分离,去除上清液,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体至上层清液为中性,在温度40℃下真空干燥得到纳米级球状钯粉;
本实施例纳米级球状钯粉的扫描电镜图可知,纳米级球状钯粉的平均粒径为90nm,分散均匀;由XRD图可知,钯纳米颗粒仅有钯单质物相,且无杂质峰。
实施例5:一种纳米级球状钯粉的制备方法,具体步骤如下:
(1)将钯前驱体(50mg硝酸钯)溶于盐酸-去离子水中得到钯前驱体溶液;其中钯前驱体溶液中钯前驱体(硝酸钯)的浓度为0.010mol/L;盐酸-去离子水中盐酸浓度为0.245mol/L;
(2)将80mg抗坏血酸和25mg聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为40℃搅拌均匀得到还原剂溶液;
(3)在温度40℃下,将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中并恒温反应15min得到钯黑溶液;
(4)钯黑溶液陈化30min,固液离心分离,去除上清液,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体至上层清液为中性,在温度40℃下真空干燥得到纳米级球状钯粉;
本实施例纳米级球状钯粉的扫描电镜图可知,纳米级球状钯粉的平均粒径为150nm,分散均匀;由XRD图可知,钯纳米颗粒仅有钯单质物相,且无杂质峰。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种纳米级球状钯粉的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)将钯前驱体溶于盐酸-去离子水中得到钯前驱体溶液;
(2)将抗坏血酸和聚丙烯酸钠加入到去离子水中,在温度为20-60℃搅拌均匀得到还原剂溶液;钯前驱体和抗坏血酸的质量比为1:1~2,钯前驱体和聚丙烯酸钠的质量比为1:0.5~1;
(3)将钯前驱体溶液逐滴加入到还原剂溶液中,恒温反应15~30min得到钯黑溶液;
(4)钯黑溶液陈化15-30min,固液分离,采用去离子水和无水乙醇洗涤固体,真空干燥得到纳米级球状钯粉。
2.根据权利要求1所述纳米级球状钯粉的制备方法,其特征在于:步骤(1)钯前驱体为氯化钯,硝酸钯,乙酰丙酮钯中的一种或多种,钯前驱体溶液浓度为0.009~0.012mol/L;盐酸-去离子水中盐酸浓度为0.055~0.245mol/L。
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