[发明专利]具有改善的热稳定性的包含铂纳米粒子簇的组合物

说明书

本发明提供了一种包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的组合物，其中Pt纳米粒子具有不超过100个Pt原子，其中Pt纳米粒子具有1nm至10nm的平均粒度，且标准偏差(SD)不超过1nm。

技术领域

本发明涉及一种具有改善的热稳定性的包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的新型组合物。

背景技术

由于铂族金属(PGM)在耐热性和抗触性方面较为优异，并且具有催化特性等，因此其通常用于各种领域，如汽车废气催化剂、电极材料等。PGM通常作为高度分散的纳米粒子使用，其负载于无机载体材料(例如高表面积氧化铝、碳等)上，从而在较高表面积下获得较大数量的活性位点。然而，PGM的热稳定性随着粒子尺寸的减小而显著下降，例如，基于面心立方(fcc)的Pt的熔融温度在小于20nm至30nm直径的尺寸下迅速降低(例如参见NanoscaleResearch Letters，2011，6，396)。因此，PGM纳米粒子在较苛刻的老化条件(例如，1000℃的水热条件，汽车废气催化剂会由于丧失活性位点而失活)期间烧结。

另一方面，已经发现了尺寸低于100个原子的非fcc型PGM纳米粒子簇，并且已知它们表现出不同于块体金属的独特化学特性，为此，在各种领域中进行了研究。在铂簇中，例如，已经进行了针对一氧化碳的氧化催化剂特性的学术研究(例如参见Journal of theAmerican Chemical Society，1999，121(13)，3214-3217；Journal of MaterialsChemistry A，2017，5，4923-4931；以及Catalysis ScienceTechnology，2011，1，1490-1495)，而操作温度并不苛刻，因为已预期Pt簇材料的热稳定特性非常低。

因此，本发明提供了一种具有改善的热稳定性的包含铂纳米粒子簇的新型组合物。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种包含铂(Pt)纳米粒子和无机氧化物的组合物，其中Pt纳米粒子具有不超过100个Pt原子，其中Pt纳米粒子具有1nm至10nm的平均粒度，且标准偏差(SD)不超过1nm。

附图说明

图1示出了用于合成三苯基膦(TPP)-保护的Pt簇的流程图。

图2示出了合成的TPP-保护的铂簇的MALDI质谱的示例。

图3示出了用于合成苯基乙硫醇(PET)-保护的Pt簇的流程图。

图4示出了合成的PET-保护的铂簇(实施例2A-2D)的MALDI质谱的示例。

图5示出了根据实施例1的具有17个原子(4.2kDa)的铂簇的物质的电子显微照片，该铂簇的含量大于氧化铝上总Pt纳米粒子簇的70％。

图6示出了根据实施例2C的具有62个原子(14kDa)的铂簇的物质在氧化铝上的电子显微照片，其中在半高宽值处具有+/-5个原子的分布。

图7示出了根据比较例3的通过利用硝酸铂水溶液的浸渍方法合成的负载铂的氧化铝的电子显微照片。

图8示出了显示在实施例1和2C以及比较例3上吸附的CO在300℃下的红外吸收信号的图。

图9示出了显示实施例1和2C以及比较例3的吸附CO的振动频率与温度之间的关系的图。

图10示出了显示在使用CO＝10000ppm/O₂＝5000ppm测试气体的催化剂性能测试中催化剂1、催化剂2和比较催化剂3的CO净化率的图。

图11示出了显示在使用C₃H₆＝200ppm/O₂＝5000ppm测试气体的催化剂性能测试中催化剂1、催化剂2和比较催化剂3的C₃H₆净化率的图。