[发明专利]一种自支撑的、单原子层厚的贵金属纳米片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料技术领域，特别涉及一种自支撑的、单原子层厚的贵金属纳米片的制备方法。 

背景技术

单原子层结构的材料因为所有原子都是表面原子，具有区别于其他结构材料的优越性能。例如近年蓬勃发展的石墨烯就属于单原子层结构，其具有优越的机械、电学性能，同时也是研究电学基本性质的理想模型。贵金属的单原子层结构中，所有金属原子都是表面原子，稳定处于六配位状态，具有高活性，因此其在催化上有重要的应用前景。同时贵金属的单原子层结构在本征物理性质方面也是一个理想的模型材料，可用于研究固有二维金属电子气等基本的物理现象和机理。但是由于贵金属本征性质趋向于十二配位从而达到更稳定结构，因此这一理想的贵单原子层结构不容易实现。 

传统的制备金属单原子层结构的方法是气相沉积法，将金属原子沉积在基底上。但由于金属原子和基底紧密结合，一旦沉积上便无法分开，于是不能继续开展材料本征性质、催化等方面研究，而且制备方法苛刻。目前为止，自支撑、单原子层厚的贵金属纳米片的合成未见报导，依然是个挑战。 

发明内容

本发明的目的是提供一种自支撑的、单原子层厚的贵金属纳米片及其制备方法。 

本发明的技术方案是：以可溶性贵金属盐为前体，聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂，醇作为溶剂、利用醛基化合物的醛基对贵金属特定晶面的吸附作用，水热法还原得到自支撑的、单原子层厚的贵金属纳米片。 

本发明所述的自支撑的、单原子层厚的贵金属纳米片的尺寸为(300nm×300nm)-(400nm×400nm)，厚度为0.268-0.288nm，是一个贵金属原子厚度的单分散的贵金属纳米片；该贵金属纳米片的所有原子都是表面原子，稳定处于六配位状态；该贵金属纳米片均匀分散在极性溶剂中，聚乙烯吡咯烷酮吸附在贵金属纳米片表面。 

所述的贵金属为Pd、Pt、Au或Rh。 

本发明所述的自支撑的、单原子层厚的贵金属纳米片的具体制备过程如下： 

A.将6-8mg的可溶性贵金属盐和80-120mg的聚乙烯吡咯烷酮，加入5-6mL体积 比为(1:10)-(10:1)的醇和醛基化合物的混合溶液中，于17-40℃搅拌20-60min； 

B.将步骤A制备的混合溶液放入聚四氟乙烯水热反应釜内，密封后100-200℃恒温保持4-12h，然后加入10-40mL的丙酮静置8-12h，乙醇离心洗涤，最后产物均匀分散在极性溶剂中，得到自支撑的、单原子层厚的贵金属纳米片。 

所述的可溶性贵金属盐选自PdCl₂、K₂PdCl₂、Pd(acac)₂、K₂PtCl₄、H₂PtCl₄·6H₂O、Pt(acac)₂、AuCl₃、HAuCl₄、NaAuCl₄·2H₂O、RhCl₃·3H₂O、[RhCl(CO)₂]₂、Rh(acac)₃、(NH₄)₃RhCl₆、[(C₆H₅)₃P]₃RhCl，中的任何一种。 

所述的醛基化合物选自苯甲醛、苯乙醛、甲醛、乙醛、正丙醛、异丁醛中的任何一种。 

所述的醇选自甲醇、乙醇、苯甲醇、苯乙醇中的任何一种。 

所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为6000-60000。 

所述的极性溶剂选自水、甲醇、乙醇、二甲基亚砜中的任何一种。