[发明专利]纳米粒子及制备方法

说明书

本发明涉及一种包含负载型纳米团簇的复合材料，这些纳米团簇包含一种或多种含金属离子的化合物，其中每种含金属离子的化合物为具有与过渡金属离子配位的配体的过渡金属配合物，这些配体选自由以下各项组成的组：乙二肟；乙二肟衍生物；水杨醛亚胺；以及水杨醛亚胺衍生物；并且其中这些纳米团簇跨载体的一个或多个表面间隔开；通过退火由该复合材料制备的材料；以及用于形成该复合材料和材料的基于溶液的方法。还描述了这些含金属离子的化合物的用途，即，产物作为催化剂和吸附剂的用途。

技术领域

本发明涉及一种制备金属纳米粒子的方法。具体地但不是唯一地，本发明涉及纳米粒子，尤其是负载型纳米粒子，以及在这些纳米粒子的形成期间所制备的复合材料。这些纳米粒子适合用作对气体具有活性的材料，诸如催化材料或吸附材料。本发明还涉及包含纳米粒子的材料。

背景技术

催化剂几乎无所不在：它们用于范围不断增加的方法中并用于种类繁多的应用。因此，存在普遍和持续的动力来寻找新的和改进的催化剂及其制备方法。

许多催化剂和其他活性材料与气相反应物结合使用，但活性材料本身通常为固体。特别需要活性材料的一组应用是处理来自燃料发动机的废气。目前的燃料发动机诸如柴油发动机显然不可避免地生成若干种不期望的气体作为燃烧过程的副产物。目前，活性材料用于多种应用，包括用于柴油和压缩天然气(CNG)氧化、稀燃和化学计量NOx还原、汽油三元催化、甲烷氧化(MeOx)、氨氧化以及被动NO_x吸附剂(PNA)中。因此，用于发动机的废气系统可具有若干种不同的材料，例如作为针对特定功能而定制的单独装置的一部分而存在。

最一般地说，用于此类应用的材料(包括MeOx和PNA)通常包含分布在载体材料上的过渡金属纳米粒子。所用的过渡金属纳米粒子在组成上根据应用而变化。通常，它们是基于以下物质的纳米粒子：单种金属、金属的紧密混合物、合金、或者任何单种金属、紧密混合物或合金的氧化物。

通常，优选的是纳米粒子在尺寸上是均匀的，并且在载体表面上具有良好、均匀的分布，以使效率最大化。在一些情况下，期望控制过渡金属纳米粒子的沉积位置。还期望具有小粒子，以使用于催化适当反应或吸附的可用表面积最大化。因此，一般来讲，期望能够控制纳米粒子在载体表面上的尺寸、位置和/或分布。

特别是用于处理废气的材料的另一个挑战涉及废气的温度相对较低(例如，对于例如柴油机而言为约400℃)的事实。因此，期望开发在这些温度下具有良好功能并且耐用的催化剂和PNA以及其他活性材料。

氧化催化剂的活性通常根据其“起燃”温度来度量。这是催化剂开始起作用的温度，或催化剂在某一水平起作用的温度。该温度可根据反应物转化水平给出。不同的催化剂通常具有不同的“起燃”温度，但如所指出的，对于废气系统，有用的上限通常相当低。此类催化剂的性能是重要的，例如因为该性能影响任何下游排放控制装置的性能。

另一个挑战涉及包含多种金属元素(多种金属)的纳米粒子的形成。一般来讲，期望具有小粒子以使可用的活性表面积最大化。例如，金属合金的形成通常需要在高温下加热以充分混合不同类型的金属原子。除非间隔较大，否则在这种加热步骤期间，各个纳米粒子通常会附聚。因此，金属合金粒子可生长至导致较低效率的尺寸。

本发明的优选实施方案试图克服现有技术的上述缺点中的一个或多个缺点。具体地讲，在优选的实施方案中，本发明试图提供改善的金属纳米粒子和含金属纳米粒子的复合材料以及用作活性材料的材料，特别适用于诸如MeOx和PNA的应用，以及用于制备金属纳米粒子的改进的且多样的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种包含负载型纳米团簇的复合材料，所述纳米团簇包含一种或多种含金属离子的化合物，

其中每种含金属离子的化合物为具有与过渡金属离子配位的配体的过渡金属配合物，所述配体选自由以下各项组成的组：乙二肟；乙二肟衍生物；水杨醛亚胺；以及水杨醛亚胺衍生物；并且其中所述纳米团簇跨载体的一个或多个表面间隔开。