[发明专利]Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂及其制备方法

说明书

Ag‑Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂及其制备方法，在Mo‑Ag合金膜的一个表面制备出蠕虫状Ag颗粒，之后在蠕虫状Ag颗粒表面溅射沉积一层Ag‑Co合金膜，在制备时，通过在聚酰亚胺基体上溅射沉积Mo‑Ag合金膜时形成蠕虫状Ag颗粒，之后在形成蠕虫状Ag颗粒的表面溅射沉积Ag‑Co合金膜，使聚酰亚胺基体保持与基片台呈5‑10°夹角的悬垂状态进行溅射，且保证所溅射形成的Mo‑Ag合金膜的厚度为100‑200nm，Ag的含量为22‑29at%。本发明的催化剂通过在Mo‑Ag合金膜的表面制备出蠕虫状Ag颗粒后再溅射沉积Ag‑Co合金膜，从而形成了薄膜、颗粒和薄膜的协同催化效果，大大提升了催化性能。

技术领域

本发明涉及到负载型金属纳米催化剂领域，具体的说是一种Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，负载型金属纳米催化剂具有良好的活性，稳定性等催化性能，在催化研究及应用领域中受到了广泛关注和研究。在影响负载型金属纳米催化剂催化效果的因素中颗粒尺寸和形态是最终的因素，金属颗粒的尺寸成为决定负载型金属催化剂催化性能及选择性的关键因素。为提升催化剂的性能，2011年，张涛课题组首次报道单原子催化剂的合成与表征，研究发现其中Pt原子在催化剂表面呈原子级分散，导致该催化剂表现出优异的一氧化碳氧化及选择性氧化的反应活性。同时，单原子催化剂还表现出许多新颖的特性，例如，具有更高不饱和的配位环境，量子尺寸效应，与衬底相互作用，已成为连接多相催化与均相催化的桥梁。当然，单原子催化剂同样也存在不足，尺寸的减小导致表面自由能急剧增加，使得单原子催化剂在制备和反应过程中易于团聚生长，为了避免颗粒的形成，单原子催化剂的负载量均较低。

发明内容

为了提升负载型金属纳米催化剂的催化性能，本发明提供了一种Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂及其制备方法，该催化剂通过在Mo-Ag合金膜的表面制备出蠕虫状Ag颗粒后再溅射沉积上Ag-Co合金膜，从而形成了薄膜、颗粒和薄膜的协同催化效果，明显提升了催化性能。

本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为： Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂，其主体为Mo-Ag合金膜，在所述Mo-Ag合金膜的一个表面制备出蠕虫状Ag颗粒，之后在蠕虫状Ag颗粒表面溅射沉积一层Ag-Co合金膜。

作为上述Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂的一种优化方案，所述蠕虫状Ag颗粒的尺寸为50-180nm。

作为上述Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂的另一种优化方案，所述Mo-Ag合金膜的厚度为80-200nm，其中Ag的含量为22-29at%。

作为上述Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂的另一种优化方案，所述Mo-Ag合金膜是以聚酰亚胺为基体，并使其保持与基片台呈5-10°夹角的悬垂状态后，溅射沉积获得。

作为上述Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂的另一种优化方案，所述Ag-Co合金膜的厚度为15-26nm。

上述Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂的制备方法，通过在聚酰亚胺基体上溅射沉积Mo-Ag合金膜时形成蠕虫状Ag颗粒，之后在形成蠕虫状Ag颗粒的表面溅射沉积Ag-Co合金膜即可得到，在溅射沉积Mo-Ag合金膜时，使聚酰亚胺基体保持与基片台呈5-10°夹角的悬垂状态进行溅射，且保证所溅射形成的Mo-Ag合金膜的厚度为80-200nm，Ag的含量为22-29at%。

上述Ag-Co薄膜/纳米颗粒/薄膜催化剂的制备方法，所述Ag-Co合金膜溅射沉积时，采用由Ag靶与其表面覆盖的Co片构成复合靶材，施以射频溅射工艺，功率为100w，沉积时间为1-2min。

本发明的具体制备工艺为：首先，将清洗好的聚酰亚胺（PI）基体倾斜固定到磁控溅射镀膜机基片台上，并且使PI基体保持与基片台之间呈5-10°夹角的悬垂状态。然后在PI基体上溅射沉积Mo-Ag合金膜，即可室温制备出蠕虫状Ag颗粒/Mo-Ag合金膜/PI基体的膜基体系；