[发明专利]载体‑纳米粒子复合物、该复合物的制备方法以及包含该复合物的催化剂

说明书

技术领域

本说明书要求于2014年11月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0152440的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

本说明书涉及一种载体-纳米粒子复合物、该复合物的制备方法以及包含该复合物的催化剂。

背景技术

纳米粒子是具有纳米级粒子尺寸的粒子，并且由于较大的比表面积和电子转移所需的能量随着物质的尺寸而变化的量子限制效应而表现出与大块物质完全不同的光学、电学和磁性特性。因此，由于这些特性，纳米粒子在催化剂领域、电磁场领域、光学领域和医学领域等中的应用备受关注。纳米粒子可以被认为是介于大块与分子之间的中间体，并且可以通过两种方法，也就是，“自上而下”的方法与“自下而上”的方法来合成。

金属纳米粒子的合成方法的实例包括在溶液中使用还原剂还原金属离子的方法、使用伽马射线的方法和电化学方法等，但是在现有方法中，难以合成具有均匀的尺寸和形状的纳米粒子，或者由于各种原因，如有机溶剂的使用导致环境污染和高成本等问题，因而难以经济地大规模生产高质量的纳米粒子。

同时，[Nano Lett.,2011,11(3),第919-926页]描述了一种包括金(Au)作为核并且包括铂(Pt)作为壳的核-壳粒子的制备方法，但是仅公开通过使用有机金属化合物铂(Pt)-乙酰丙酮化物(Pt-(acac)₂)和有机溶剂制备核-壳粒子的方法，并没有描述可以解决环境污染和高成本问题的核-壳粒子的制备方法。

发明内容

技术问题

本说明书试图提供一种能够克服所述问题的载体-纳米粒子复合物、该复合物的制备方法以及包含该复合物的催化剂。

技术方案

本说明书的一个示例性实施方案提供一种核-壳纳米粒子负载在载体上的载体-纳米粒子复合物的制备方法，该制备方法包括：形成第一溶液，该第一溶液包含水溶性溶剂、第一金属的前体、第二金属的前体和载体；通过向第一溶液中添加第一还原剂形成包含第一金属和第二金属的核部分；在形成第一溶液之后并且在形成核部分之前，将第一溶液的pH调节至8以上；在形成核部分之后，通过向第一溶液中添加Pt前体形成第二溶液；通过向第二溶液中添加第二还原剂，在核部分的表面的至少一部分上形成包含Pt的壳部分；以及在形成第二溶液之后并且在形成壳部分之前，将第二溶液的pH调节至8以上。

本说明书的一个示例性实施方案提供一种通过使用所述制备方法制备的载体-纳米粒子复合物。

本说明书的一个示例性实施方案提供一种载体-纳米粒子复合物，包括：核-壳纳米粒子，该核-壳纳米粒子包括包含两种不同的过渡金属的核部分，以及在核部分的表面的至少一部分上形成的包含Pt的壳部分；以及其上负载有核-壳纳米粒子的载体，其中，载体的表面的至少一部分涂布有包含一种或多种含氮官能团的聚合物电解质，并且至少一个核-壳纳米粒子键合至载体的表面的氮原子上。

本说明书的一个示例性实施方案提供一种包含所述载体-纳米粒子复合物的催化剂。

有益效果

根据本说明书的一个示例性实施方案的载体-纳米粒子复合物的制备方法不使用极易引起环境污染的有机溶剂，而是使用水溶性溶剂，因此具有环境污染小的优点。

根据本说明书的一个示例性实施方案的载体-纳米粒子复合物的制备方法在100℃以下的较低的温度气氛下进行，因此具有可以以较低的成本大量地制备载体-纳米粒子复合物的优点。

根据本说明书的一个示例性实施方案的载体-纳米粒子复合物的制备方法不使用表面活性剂，因此具有的优点在于，在制备过程中生成少量的有害物质，并且所述载体-纳米粒子复合物可以以较低的成本容易地形成。

由于在载体上均匀地负载尺寸均匀的核-壳纳米粒子，因此，根据本说明书的一个示例性实施方案的载体-纳米粒子复合物可以实现较高的催化活性。

附图说明

图1和图2分别示出了根据实施例1制备的载体-纳米粒子复合物的透射电镜(TEM)图像；

图3示出了根据实施例1的载体-纳米粒子复合物的高角度环形暗场(HADDF)图像；

图4示出了根据参考例1制备的载体-纳米粒子复合物的透射电镜(TEM)图像；

图5示出了根据参考例2制备的载体-纳米粒子复合物的透射电镜(TEM)图像；

图6示出了根据实施例1的载体-纳米粒子复合物的能量色散光谱(EDS)线扫描的结果；

图7示出了根据实施例1和比较例1的载体-纳米粒子复合物的循环伏安法(CV)；