然而,大多合成过程依赖于有机改性剂,如表面活性剂和配体。并且,添加的有机改性剂多是有毒的,且价格较昂贵,这会给环境和经济带来更多的负担。因此,改进纳米贵材料的制备方法、降低成本和采用环境友好型技术在目前是一项巨大的挑战[3-5]。
铂材料具有一系列不同寻常的性质以及良好的催化活性。据报道,纳米铂是C - C偶联反应如Heck,Sonogashira,Suzuki,Stille和 Ullmann反应的重要催化剂。此外,纳米铂在氢传感和表面增强拉曼散射(SERS)领域内也有广泛的应用。纳米铂在军事和能源领域内有很大的发展空间[6,7]。
本文提出了一个简单的方法来合成新型的花状纳米铂,即在常温常压下,在不使用表面活性剂或配体的情况下,通过Al和PtCl2溶液的简单置换反应制得纳米铂,所得花状纳米铂可作为高氯酸铵(AP)热分解良好的催化剂。
2 实验步骤
实验过程中所有试剂均为分析纯的纯度,直接使用而不需要进一步纯化。在室温下将0。027 g的纳米铝加入到3×10-3mol·L- 1的PtCl2溶液中并不断搅拌。这些纳米铝由于被氧化,表面覆盖着稳定的氧化铝层。只有当除去氧化层才可以发生置换反应。加入0。5mol·L-1的盐酸来溶解氧化层,调节pH到2。0。反应1小时,残渣分离,并用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤,最后在室温下,真空干燥5h。
所制得的产品用X射线粉末衍射(XRD)进行表征,仪器为Bruker D8 Advance X射线衍射,X射线源为Cu 靶(k= 1。5418 Å,D/max 18kV),透射电子显微镜(TEM)用的是Philips Tecnai 12透射电子显微镜。利用 Bechman Coulter SA 3100 plus分析仪在-196 ℃ 用N2吸附来测比表面积,并用Philips DX - 4能谱仪(EDS)来确定在特定区域内的元素的组成。用热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)在N2氛围下、100-500 ℃范围内进行研究纳米铂对AP热分解的催化作用。加热速率设定为20℃·min -1,AP和纳米Pt质量比为98:2,样品总量为20mg。
3 结果与讨论
3。1 纳米铝模板的透射电镜分析
为纳米铝模板透射电子显微镜图像。可见,铝模板为球形,粒径30-200μm,在其表层包覆一层致密的氧化铝膜,为使置换反应得以发生,须将其溶解。接着,暴露出来的活性单质铝可以作为很好的还原剂来制备纳米铂,因为铝可以很容易将铂离子转化为铂单质。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com
纳米铝模板的透射电镜照片
3。2 花状纳米铂产物的扫描和透射电镜分析
图2 是合成体系中未引入PVP获得产物的扫描和透射电镜图片。从中可见,获得的产物为花状纳米铂,粒径约1微米,由大量薄的纳米片组成,且每个纳米片单元是弯曲的,拥有较大的比表面积。纳米片的厚度约为50nm。高分辨照片可以看出,其晶面间距为0。23nm,这与面心结构Pt(111)的晶面间距吻合。
为花状纳米铂的扫描和透射电镜图片
3。3 树枝状纳米铂产物的扫描和透射电镜分析
图3是合成体系中引入PVP获得产物的扫描和透射电镜图片。从中可见,获得产物的形貌与未加入PVP体系相比发生了明显的改变。获得产物为球形纳米树枝结构,粒径30-100nm。高分辨照片表明,树枝状结构由大量粒径约为4nm的纳米铂颗粒组成。其晶面间距同样为0。23nm,这与面心结构Pt(111)的晶面间距吻合。