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2 0 1 8 0 8 行 他 动 忠 当代化工研究 q Chenmical Intermediate 水热法制备铂系金属纳米材料的研究进展 * 魏沛务 河 南 省 实 验 中 学 河 南 450003 摘 要 铂系金属纳米材料因其优异的催化性能而受到科研界和工业界的广泛关注。但高昂的成本限制了其大规模应用,因此制备出高 效、稳定的铂系金属催化剂显得尤为重要.针对这个问题,本文综述了水热法制备粕系金属纳米材料的研究现状,主要包含零维纳米颗 粒、一维纳米线和二维纳米片,总结了目前研究成果及其优缺点,并对水热法制备以及铀系金属应用前景方面进行了展望。 关 键 词 铂系金属;水热法;纳米颗粒;纳米线;纳米片 中 图 分类吾T 文 献 标 识 码A Research Progress in Preparation of Platinum-based Metal Nano-materials by Hydrothermal Wei Peiyao Experimental Middle School of He’nan Provicne,He’nan, 450003 Abstract Platinum-based metal nano-materials have attracted extensive attention from scientific research and industry for their excellent catalytic perance. However, the high cost limits its large-scale application, so it is particularly important to prepare a highly efficient and stable platinum-based metal catalyst. In view of this problem, this paper summarizes the research status of the preparation of platinum-based metal nano materials by hydrothermal , mainly including zero-dimensional nanoparticles, one-dimensional nanowire and two-dimensional nanosheet. This paper summarized the current research results and their advantages and disadvantages, and looked forward the application prospect of platinum-based metal and hydrothermal preparation. Key wordsz platinum metals\ hydrothermal -, nanoparticles\ nanowires; nanosheet 1■引言 铂系金属指元素周期表中的钌、铑、钯、锇、铱、铀 六种元素。它们在氨、醇和酸的电化学氧化以及n2、02和〇2 等的电化学还原领域均表现出良好的催化性能,因而无论是 在实验室还是在工业上都被广为研究和利用。目前报道的制 备铂系金属纳米材料有多种方法,其中一种应用比较广泛的 是水热法。水热法是模拟地热反应条件而人为创造的一种环 境,使一些原本难以溶解的物质在此高温高压环境中发生反 应或重结晶等变化的方法。该方法经过多年的发展,已经变 成一种十分成熟的制备各种纳米材料的通用方法,并表现出 诸多优势,比如设备简单易维护、反应速度快、可控性 强、通用性好和产物均匀等。采用水热法制备纳米材料时, 将反应物装入密封反应釜中,通过加热和保温,使反应物在 一定的高温高压环境下发生反应而生成目标产物,通过调控 反应物的组成、浓度、pH值、加热温度和保温时间等参数可 以方便的调控产物的形貌、结构和组成,从而调控其各项性 能。由于铀系金属储量少、成本高,因此如何制备出高效、 稳定的钻系金属纳米材料显得尤为重要。本文综述了水热法 制备怕系金属纳米材料的研究现状以及存在的问题,并对其 下一步发展提出展望。 2.铂系金属纳米材料制备 铀系金属纳米材料的形貌对其催化活性和稳定性有至关 重要的影响,通过调节水热法的制备条件可以方便地调控所 制备铂系金属纳米材料的形貌,从而影响其性能。本文根据 铂系金属纳米材料形貌的不同,将其分为零维纳米颗粒、一 维纳米线和和二维纳米片。 下转第4页 上接第2页 holog raphic photopolymers[J]. Proc Spie,1994, 2043. [3] 章鹤龄, 王一红, 张光勇, 全色光致聚合物全息记录材料的 研制[J].光电子激光,2001, 12 7 754-755. [4] FriedmanM. Chemistry, bioc hemistry, and safety of ac ry lamide. A review[J]. Journal of Ag ric ultural Food Chemistry, 2003, 51 16 4504-26. 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Low-Toxic ity Di ac e tone Ac rylamide-Based Photo polymer For applic ations in Holog raphy [D]. 2014 【 作者简介】 王天项( 2 0 0 1 - ,男,湖北省潜江中学;研究方向光信息 材料。 4 当代化工研究 Chenmical Intermediate 行他动或 2 0 1 8 0 8 ⑴ 纳 米 舰 粒零 維 ) 纳米颗粒是指其三个维度的尺寸均小于l〇 〇nm的一类 材料,具有比表面积大、原子利用率高和催化活性好等优 点。Rana等利用水热法制备了具有高暴露111〉 面四面体 结构的铂纳米颗粒,该结构表现出显著优于商业Pt/C催化 剂的性能。Kuang等利用水热法制备了树枝状的Pt3Cu纳米 立方体,该材料表现出优异的电催化活性和显著的稳定 性。Huang等利用胺的辅助将六氯铂酸在反应釜中于160C还 原llh,得到了由富高折射率{411}面的凹面钻纳米晶体, 该材料在甲酸和乙醇的电化学氧化中表现出优异的催化活 性。Cui等利用水热法在120C的较低温度下,在完全无表面 活性剂的情况下合成了八面体怕镍纳米粒子,由于其八面体 结构的表面,使其Pt特性和质量活性表现出十倍的0RR活性 增益。 ⑵ 纳 米 线 (進 ) 纳米线是一种两个维度被限制在l〇 〇nm以下的一维纳米 结构,具有电导率高和比表面积高等特点。Lu等用水热法以 有机小分子的辅助制备了具有五重孪晶的钯纳米线,该纳米 线由于孪晶晶界的存在因而在电催化还原4-硝基苯酚中表现 出优异的催化活性。Xia等利用水热法制备了具有超薄超长 特点的铂单晶纳米线自组装成的纳米束,该纳米束在对甲酸 和甲醇的氧化和氧还原反应中表现出优异的电催化活性和稳 定性。Huang等利用水热法将氯化钯在200C还原2h得到了钯 的五重孪晶纳米棒和纳米线,由于该结构的各向异性使其尖 端和侧面具有不同的化学反应活性。 ⑶ 纳 米 片二 维 ) 纳米片是指结构中只有一个维度在l〇 〇nm以下的二维纳 米结构,具有量子尺寸效应,比表面积大和表面原子占比高 的特点。Saleem等采用水热法制备了超薄的Pt_Cu纳米片, 该纳米片表现出优异的电化学乙醇氧化活性。Bai等以RhCl3 和PAH为原料在100C反应6h的水热条件下首先制备了 Rh纳米 片组装体,然后进一步将其氧化成Rh2〇 3纳米片组装体,得 到了显著提升的电催化氧析出性能。Zhang等采用苄醇溶剂 热法制备了一系列铀系金属纳米片,包含Ir、Rh、Ir-Rh和 Pt-Rh等,并且所合成的超薄铀系金属纳米片表现出对硝基 苯还原为氧化偶氮苯的高活性和高选择性。 3总结与展望 铀系金属纳米材料因其优异的催化性能而受到研究者 的广泛关注。研究表明通过适当的水热合成手段均可得到性 能显著提高的怕系金属纳米结构,但是目前依然没有解决其 面向大规模实用化道路上的所有问题,主要是其成本过高和 综合催化性能有待提高。基于目前的研究结果,我们认为可 以从如下三个方面尝试解决存在的问题 ( 1 通过合金化 或者制备单原子结构的钴系催化剂,从而减少其用量,提高 钻系金属的有效利用率; ( 2 进一步提高钻系金属的催化 活性,使其催化性能最优化; ( 3 提高铀系金属催化剂的 稳定性,使其稳定的工作,避免催化剂中毒甚至脱落等情况 出现。 【 参考文献】 [1 ]符成林.铂系金属纳米材料的高压水热可控合成研究[D]. 广州 华南理工大学, 2014. 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