[发明专利]一种纳米多孔银基金属催化剂的电化学制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，尤其涉及一种纳米多孔银基金属催化剂的电化学制备方法。

背景技术

纳米多孔金属是由纳米尺度金属连贯而成的多孔金属材料，因其具备巨大的比表面积、良好的渗透性等诸多优点，使得其在许多领域有着广泛的应用。尤其是在催化领域，纳米多孔金属能显著提高其催化效率。

银及银合金是重要的催化剂，纳米多孔化有望进一步提升其催化活性。传统的多孔银制备方法主要包括模板法，银合金去合金化等，例如： Jin R H等以聚乙亚胺为模板制得多孔银粉(Journal of Materials Chemistry, 2005, 15(42)：p4513-4517.)； Sisk等用二氧化硅水凝胶为模板制得多孔银材料(Sisk，C.N.，S.K.Gill，L.J.Hope-Weeks，2006, 35(7)：p814-815.)；马正青等将待镁完全熔融后加入金属银，二者混合后浇铸得到银-镁合金粉，再将镁经酸浸出得到多孔银粉(CN101391304A，2009.3)。张忠华等通过金属铝、银加热熔炼——惰性气体吹出——铜棍上快速凝固得合金条带——酸性溶液腐蚀——洗涤，最终得到多孔银材料 (CN101590527A，2009.12.)。但上述方法所制得的银原生粒子尺寸都比较大，基本都超过100 nm，因而催化活性往往偏低。

电化学还原氯化银可以制备多孔银，但传统上电解还原均在水溶液中进行，所制备多孔银的银原生粒子尺寸也都在100纳米以上（J. Electroanal. Chem. 2003, 542, 85-96，ACS Catalysis 2015, 5, 5349-5356）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种原生粒子尺寸不大于100nm的纳米多孔银基催化剂的制备方法。

本发明对卤化银在多种离子液体、醇、酮、酯、砜等有机溶剂的电解还原进行了研究，在此基础上提出了一种简便易行，易于获得原生金属粒子尺寸低至20纳米的纳米多孔银及银合金的制备方法。

本发明提供的技术方案是：

以有机溶剂或者有机溶剂和水的混合溶液作为溶剂，将卤化银或者卤化银和其它金属卤化物的复合盐作为固态阴极，以0.02mA/cm²以上的电流密度电化学还原来制备纳米多孔银基金属催化剂。

所述的卤化银，包括氯化银，溴化银，碘化银中的一种或者多种。所述的其它金属卤化物，包括氯化物、溴化物、碘化物中的一种或者多种。

所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、三氟乙醇、乙腈、碳酸丙烯酯、硝基甲烷、丙酮、环丁砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或者多种。

所述的有机溶剂和水的混合溶液中，有机溶剂和水的体积比例为1:9以上。

所述的其它金属包括Ti，Zr，Hf，Cr，Mo，W，V，Nb，Ta，Fe，Co，Ni，Mn，Cu，Zn，Si，Ge，Pb，Sn，Ag，Au，Pt，Pd，Rh，Ir，Ru，Os，Re，Al，B，Ga，In，Tl，Te，Sb，Bi，Sc，Y，U，镧系，锕系中的一种或者多种。

所述的卤化银由金属银在卤素离子溶液中电化学氧化生长而成。

所述的复合盐是卤化银与其他金属卤化物的混合物。

所述的复合盐是卤化银与其他金属卤化物的复合化合物。

所述的固态阴极为粉末压片或熔融混合而成。

所制备的纳米多孔银基金属催化剂的原生金属离子尺寸低至20纳米。

所制备的纳米多孔银基金属催化剂为纯金属、半金属、合金、金属间化合物或者金属混合物。

所述的固态阴极中，还可添加碱金属卤化物，对纳米多孔银基金属催化剂的孔隙率进行调控。

电化学还原的电流密度优选为0.2~4mA/cm²。