[发明专利]一种多枝结构铂基双金属纳米催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多枝结构铂基双金属纳米催化剂及制备方法和应用，所述催化剂由乙酰丙酮铂与另一种金属乙酰丙酮化合物加入长链烯烃溶液，经超声处理后通入惰性气体并同时搅拌得到均匀混合液，将混合液加热升温保持一定时间后分离、清洗和真空干燥后制成；所述催化剂为多枝结构，尺寸均一，分散性好，组分可控。通过使用不同链长的烯烃以及调节长链烯烃使用量、金属投料比、温度和老化时间控制还原强度，可以实现特定结构的多枝结构铂基双金属纳米催化剂的可控合成，其合成体系及操作简单、成本低、环保、易于生产。所述催化剂在硝基苯选择性加氢反应中表现出更高的催化活性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种多枝结构铂基双金属纳米合金催化剂及制备方法和应用，属于纳米材料和催化技术交叉领域。

背景技术

铂基双金属纳米材料不仅具有化学稳定性、电导、高催化活性等体相性质，还拥有着由纳米效应产生的独特的光、电、磁等性质。另外，由于可以引入了一种比铂廉价的金属进行材料合成，降低了生产成本，导致这类材料被国内外学者广泛研究。目前许多结构、尺寸和组成可控的Pt基纳米材料已经被广泛的应用于化学催化，光电催化、生物医药和环境能源等领域。[Catalytic Nanoarchitectonics for Environmentally CompatibleEnergy Generation,Mater.Today 2016,19(1):12-18、Tuning Nanoparticle Catalysisfor the Oxygen Reduction Reaction,Angew.Chem.Int.Ed.2013,52(33):8526-8544.]。

通过不断的研究，人们发现铂基双金属纳米催化剂的性能与其具有的组成、尺寸和形貌以及表面吸附物种息息相关。在众多组成、尺寸和形貌各异的铂基金属纳米晶中，铂基多枝纳米结构晶体因具有更大的比表面积，更高的孔隙率，和高指数的晶面等特点，成为了新一类的形貌研究热点。在众多合成研究中，多枝结构铂基双金属纳米材料主要是采用热注射法，晶种法，氧化刻蚀等制备方法。上述方法都存在以下缺陷：工艺复杂，反应时间长，采用控制合成的试剂繁多，反应条件苛刻等。因此，需要开发操作简便，成本低廉和环保，适于工业化生产的新的制备方法，用以制备分散性好、尺寸均一和组成可控的高活性多枝结构的铂基双金属纳米材料。液相还原方法是一种相对简单的合成方法。常规一般需将铂与第二金属组分加入高沸点溶剂中，再加入分散剂、配位剂、还原剂等来控制还原过程与双金属形貌。长链烯烃作为一种具有长链结构的不饱和烃，因其高沸点常作为溶剂。有研究表明，长链烯烃不仅对吸附原子在晶种上的生长具有一定的控制和阻碍作用，而且其不饱和双键还具有一定的还原性和配位作用。因此，在液相还原法中它除被用作为溶剂外，也利用它作为表面活性剂或配位剂与其它化学试剂协同作用，来合成纳米材料。有报道在单一的十八烯体系中可以合成硫族量子点如硒化物碲化物硫化物等。长链烯烃与纳米金属材料合成中常用的油胺相比，其还原性较弱，因此单一的长链烯烃体系从没有被用来考虑合成双金属纳米材料。

发明内容

针对多枝结构铂基双金属纳米材料合成现有技术的缺点与不足，本发明首要目的在于提供一种可调控组成的多枝铂基纳米双金属催化剂及其应用，以及采用单一长链烯烃的合成体系制备多枝铂基双金属合金纳米催化剂的方法。本发明长链烯烃同时作为溶剂、还原剂、配位剂和分散剂，可制得分散性好、尺寸均一和具有不同组成及特定表面物种的多枝铂基双金属合金纳米催化剂，同时本方法操作简便，成本低廉。

本发明所采用的技术方案：一种可调控组成的多枝铂基纳米双金属催化剂，所述催化剂由乙酰丙酮铂与另一种金属乙酰丙酮化合物加入长链烯烃溶液，经超声处理后通入惰性气体并同时搅拌得到均匀混合液，将混合液加热升温保持一定时间后分离、清洗和真空干燥后制成。

所述另一种金属乙酰丙酮化合物为乙酰丙酮钴、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镍或乙酰丙酮锰中的一种。

所述长链烯烃溶液为1-十二烯，1-十四烯，1-十六烯、1-十八烯中的一种或多种混合。