[发明专利]含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜，其特征是：该薄膜中的二氧化锆以四角形纳晶形式存在，铂纳米粒子的尺寸在0.1～5纳米，尺寸分布在0.1～0.7纳米，铂纳米粒子的晶型属于立方晶系；薄膜中铂纳米粒子的含量为铂与薄膜主要成份锆的摩尔比为1∶2～1∶10。

2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征是：所述的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜是包覆在二氧化锆粉体表面。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜，其特征是：所述的含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的厚度为1～100纳米。

4.根据权利要求1或2所述的薄膜，其特征是：通过调控薄膜中的铂纳米粒子的粒径能够获得期望的铂纳米粒子的表面铂原子数与总铂原子数的比例。

5.根据权利要求3所述的薄膜，其特征是：通过调控薄膜中的铂纳米粒子的粒径能够获得期望的铂纳米粒子的表面铂原子数与总铂原子数的比例。

6.一种根据权利要求1～5任一项所述的薄膜的制备方法，其特征是：取四丁氧基锆加入到二乙氧基镁的2-乙氧基乙醇溶液中，搅拌，制得含四丁氧基锆和二乙氧基镁的2-乙氧基乙醇溶液；然后通过在基材表面溶胶-凝胶层层组装得到二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜；经过无机酸、无机碱处理，其中的镁离子被碱溶液中的钠或钾离子取代，在二氧化锆纳米薄膜中形成离子交换中心；通过离子交换，在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子，用低温氢等离子体处理含铂离子的二氧化锆纳米薄膜，获得含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：

(1).取0.005～0.05克二乙氧基镁溶于5～15mL 2-乙氧基乙醇中，磁力搅拌制得二乙氧基镁的2-乙氧基乙醇溶液；

(2).将0.1～1克四丁氧基锆加入到步骤(1)得到的二乙氧基镁的2-乙氧基乙醇溶液中，磁力搅拌制得含四丁氧基锆和二乙氧基镁的2-乙氧基乙醇溶液；

(3).将基材浸入步骤(2)制得的含四丁氧基锆和二乙氧基镁的乙氧基乙醇溶液中，取出后用甲苯洗涤，吹干，置于空气中；重复步骤(3)，直至得到所需的二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜；

(4).将步骤(3)得到的沉积有二氧化锆和氧化镁复合纳米薄膜的基材浸入pH值为2～5的无机酸水溶液中10～30分钟，然后用去离子水洗涤，吹干，浸入pH值为9～12的无机碱水溶液中10～30分钟，然后用去离子水洗涤，吹干，得到具有离子交换中心的二氧化锆纳米薄膜；

(5).将0.005～0.05g PtCl₄溶于1～10mL的去离子水中制得PtCl₄水溶液；

(6).将步骤(4)得到的具有离子交换中心的二氧化锆纳米薄膜浸入步骤(5)制得的PtCl₄水溶液中，通过离子交换，在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子，然后用去离子水洗涤，吹干；

(7).将步骤(6)得到的基材置于低温氢等离子体环境中处理，最后得到含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征是：所述的基材为石英基片或二氧化锆粉体；当用二氧化锆粉体作为基材时，得到包覆有含铂纳米粒子的二氧化锆纳米薄膜的二氧化锆粉体。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征是：所述的在二氧化锆纳米薄膜中引入铂离子的离子交换时间是1～10小时。

10.一种根据权利要求1～5任一项所述的薄膜的用途，其特征是：该薄膜能够作为化学合成、环境净化用催化剂、机动车尾气催化净化器用三效催化剂，室内催化降解甲醛污染物涂层。