[发明专利]一种镍系双金属纳米材料的制备方法及其电催化应用

说明书

本发明公开了一种镍系双金属纳米材料的制备方法及其电催化应用，其特点是利用常见镍金属盐和其他常见金属盐，在常压加热条件下一步法合成镍系不同摩尔比的双金属纳米材料，洗涤真空干燥后制成固体电极，将其作为一室型电解池的阴极和镁棒阳极用于苯乙酮不对称电羧化及等不对称反应。本发明与现有技术相比具有优良的磁性，高温热稳定性，良好的电化学性质和化学催化性能以及容易进行手性化合物的修饰，工艺简单易实现，原料廉价易得，在苯乙酮不对称电羧化等不对称反应中表现出良好的稳定性和催化活性，得到较高ee值的目标产物，是一种很有应用前景且十分理想的电催化材料。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体地说是一种镍系双金属纳米材料的制备方法及其苯乙酮与二氧化碳不对称电羧化反应的电催化应用。

背景技术

近年来,由于金属及双金属纳米材料在催化领域替代贵金属催化剂、提高催化活性和选择性等方面的重要作用而受到普遍关注(Stamenkovic VR,Mun BS,Arenz M,etal.Nat Mater,2007,6:241–247.)，围绕双金属的材料组成进行调控合成制备不同的双金属材料，研究上述不同的双金属材料在不同催化反应中的表现，试图寻找具有更高活性、选择性和稳定性的催化剂材料，并且尝试探索新的催化反应和催化反应机理也成为研究的热点问题。Zhang制备的Pt-Ni双金属纳米材料在甲醇电催化反应中表现出优越的催化性能(Zhang C,Zhang R,Li X,et al.ACS Appl Mater Interfaces.2017,9(35):29623-32.)。Wesley合成了Ag-Sn双金属纳米材料，研究结果表面其在二氧化碳还原反应中具有较高的电催化活性(Luc W,Collins C,Wang S,et al.J Am Chem Soc.2017,139(5):1885-93.)。但是上述大部分研究中合成金属及双金属纳米材料的方法反应条件比较复杂，无法普及到工业应用中，因而探索一种条件简单温和的合成方法，制备一种廉价易得且催化性能优良的金属及双金属纳米材料是其研究应用的一大难点。此外，作为绿色化学中比较重要的一个方面，利用CO₂合成一些有价值的、具有经济竞争力的产品吸引了很大的关注(L.X.Wu,H.Wang,J.X.Lu,et al.Electrochem.Commun.,2012,25,116–118.)，而将CO₂与不对称合成结合合成一些具有光学活性的化合物也是金属及双金属纳米材料研究应用的一个难点。因此，合成镍系双金属纳米材料并将其应用于电化学利用CO₂进行不对称合成反应(即电羧化反应)在电催化领域具有很大的前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种镍系双金属纳米材料的制备方法及其电催化应用，利用常压加热金属盐及镍金属盐，一步法合成镍系不同摩尔比的双金属纳米材料，将其制成固体电极，可作为一室型电解池的阴极和镁棒阳极，用于苯乙酮不对称电羧化及等不对称反应，具有良好的磁性、热稳定性和催化活性，得到较高ee值的目标产物，合成工艺简单，原料廉价易得，且相同条件下可以制备不同比例的镍系双金属纳米材料，是一种很有应用前景的修饰电极。

实现本发明目的的技术方案是：一种镍系双金属纳米材料的制备方法，其特点是将镍金属盐与其他金属盐、去离子水和无水乙醇按1：0.2～5：0.6～2.8：0.3～1.8摩尔比混合，搅拌中滴加NaOH与水合肼的混合溶液，在50～75℃温度下一步法合成镍系双金属纳米材料，反应结束后依次用去离子水和无水乙醇进行超声离心洗涤产物至上清液澄清透明，然后在50～80℃温度下真空干燥，制得双金属摩尔比为0.2～5.0的镍系双金属纳米材料，所述镍金属盐为硝酸镍、硫酸镍、氯化镍或醋酸镍；所述其他金属盐为硝酸银、氯化铜、硫酸亚铁、氯化铁、硝酸钴或硫酸钴；所述NaOH与水合肼的混合溶液由50wt％的NaOH与50vol％水合肼按3:1～3:5体积比配置而成。

所述镍系双金属纳米材料为180～220nm的微球形颗粒。

所述NaOH与水合肼摩尔比优选1：14。

所述镍金属盐优选硝酸镍。