[发明专利]一种一步法制备碳负载铂纳米颗粒的方法

说明书

本发明属功能纳米材料制备技术领域，提供一种一步法制备碳负载铂纳米颗粒的方法。该方法以乙醇和铂前驱体为原料，加入去离子水配置反应溶液，在氩气氛围下利用常压微等离子体作用该溶液进行反应，即可直接生成碳负载铂纳米颗粒。与现有技术相比，该方法简单快速、绿色环保、可控性好、不需使用还原剂，在制备功能纳米材料方面有重大的指导意义和应用前景。

技术领域

本发明属于功能纳米材料制备技术领域，具体涉及一种一步法制备碳负载铂纳米颗粒的方法。

技术背景

碳负载铂纳米颗粒是良好的催化剂，在环境治理、石油化工、燃料电池、香料、染料等领域得到了广泛的应用。传统的制备方法是采用浸渍-还原法，将碳载体浸渍在含有铂离子的溶液中，使其表面吸附一定量的铂离子，然后经过烘干、焙烧、还原等步骤得到目标产品。但是该方法工艺繁琐、反应时间长、能耗大、对溶液的酸碱性非常敏感，且很难控制负载在碳上铂纳米颗粒的大小和含量。

专利CN200510049593.1公开了一种利用乙二醇为溶剂兼还原剂，将碳载体分散在含有铂金属盐和醋酸盐的乙二醇中制备碳负载铂纳米颗粒的方法。该方法不但需要添加额外的碳载体，而且需要加热至160-180℃，反应2-3h；本发明在反应过程中由乙醇直接生成碳载体，且不需加热，在常温下反应5-10min即可获得目标产物。

专利CN201610069833.2公开了一种利用超声和搅拌交替处理羧基化碳纳米管、乙二醇和铂基前驱体混合物，制备碳纳米管负载铂基纳米催化剂的方法。该方法步骤繁琐，不仅碳纳米管要经过自由基功能化，羧基化等预处理工序，而且反应过程需超声和搅拌处理20-40h，同时反应温度控制在160到197℃，经济性差；本发明不需任何预处理工序，常温下反应5-10min即可获得目标产物。

等离子体辅助制备纳米材料是一种新型的绿色合成方法，由于其活性高、反应速度快、无污染等优势，目前已被广大科学工作者重视。

专利CN201710481112.7公开了一种利用辉光放电法制备介孔碳负载钯纳米颗粒的方法。该方法也要额外添加介孔碳载体，反应溶液需经过搅拌、离心和干燥等预处理工序。此外，该方法在真空下进行，需用真空泵抽真空将压力控制在60Pa-120Pa,而且放电功率为330W-660W，极大增加了生产成本；本发明不需任何预处理工序，在反应过程中直接生成碳载体，且在常压下进行，不用额外配置真空设备。另外，本发明的放电功率仅需2W-5W，具有很高的经济性。

专利CN201810637595.X公开了一种利用射频等离子体照射负载体和催化剂前驱体制备负载型催化剂的方法。该方法不仅要额外添加负载体，同时需醇类作为氧源溶剂提供氧。另外反应过程中等离子体反应室需真空设备抽真空将压力控制在0.1Pa-1Pa，且放电功率高达50～500W。本发明不需额外添加负载体，在反应过程中直接生成。此外本方法在常压下进行，功率仅需2W-5W，也不用任何氧源溶剂。大大简化工艺流程，降低生产成本。

作为等离子体技术的一个发展分支，近年来微等离子体制备纳米材料逐渐成为一个新的研究热点，它具有成本低、体积小、结构简单、安全隐患小、能在大气压下运行、有很高的活性粒子密度和良好的稳定性等优点。目前已有利用微等离子体技术制备纳米银、纳米金银合金的报道(Yan T.et al,Chem.Commun.2014,50(24),3144-3147)，但尚无利用该技术一步法制备碳负载铂纳米颗粒的报道。本发明利用微等离子体技术的优势，同时将铂前驱体和碳源(乙醇)混合配成反应溶液，开辟了一条在常压不借助任何化学还原剂一步法合成碳负载铂纳米颗粒的途径。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明利用微等离子体在制备纳米材料方面的诸多优势，提出一种基于微等离子体技术一步法制备碳负载铂纳米颗粒的方法。该方法具有常温常压操作、简单高效、绿色环保、成本低廉、可控性好、不使用任何表面活性剂和化学还原剂等优势。

本发明的技术方案：