《尺寸及形貌可控的贵金属及其合金纳米材料的快速合成方法》

该项目所属科学技术领域为“能源”。贵金属价格昂贵,资源有限,提高其使用效率一直是该领域的研究热点。贵金属纳米材料的性能与其尺寸、形貌、组成和表面结构紧密相关,宏量制备是其走向应用的前提。该项目依托催化材料科学湖北省重点实验室,探索不同尺寸及形貌可控的贵金属及其合金纳米材料的快速制备新方法。将微波法应用于贵金属纳米颗粒的尺寸及形貌控制合成,发展了贵金属及其合金纳米材料的快速合成方法,为贵金属的高效利用奠定了基础。主要内容和特点如下:

1、将微波法应用于铂族金属纳米材料的形貌控制合成,发展了特定形貌铂族金属纳米颗粒的快速合成方法,初步阐明了微波法形貌控制合成机理。采用微波多醇法,一步快速合成了一系列形貌单一、大小均匀的铂族金属多面体纳米晶,例如,Pd立方体、Pd二十面体、八角形Pt等。传统油浴法需要数小时乃至数十小时,而微波法在60-140s内即可实现不同形貌金属纳米晶的控制合成,反应时间短,操作简便,尺寸调控,使宏量制备成为可能;所合成的一定形貌铂族金属纳米晶的电催化性能相对于商业催化剂显著提高。

2、率先将微波法应用于合金纳米晶的形貌控制合成,发现了特定形貌铂族金属合金纳米晶的快速控制合成方法,阐明了合金纳米晶的形成机理。采用微波多醇法,100-140s一步快速合成了形貌单一、大小均匀的Pt-Pd合金超立方体、Pt-Au合金八面体及缺角三八面体纳米晶等。微波因其穿透性及加热快等特点,有利于金属前驱体的共同还原及电置换反应,从而有利于纳米合金的快速生长;所合成的合金纳米晶的电催化性能相对于商业催化剂显著提高。

3、将微波法应用于贵金属纳米颗粒的控制合成,发展了小尺寸贵金属纳米颗粒的快速制备方法,并实现了纳米粒子的自组装。采用微波法,不仅能快速合成溶剂或高分子稳定的粒径小、分布窄、高分散的铂族金属及其它贵金属纳米颗粒,而且可得到大小均匀的纳米粒子自组装体,为宏量制备奠定基础。

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