一種曲面 Pt 基納米雙金屬材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種曲面Pt基納米雙金屬材料及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]貴金屬納米材料由于其獨特的物理化學性質在催化等很多領域都有廣泛的應用前景。如鉑基催化劑在石油產業中的應用促進了整個時代的發展，為各行各業提供了優質的燃料。但是貴金屬的儲量稀少且價格昂貴，人們把目光轉移到提高它們的使用效率上來，研究表明，貴金屬納米晶體的催化性能與其結構密切相關。此外，合金材料的協同效應也得到了人們的重視。
[0003]就fee而言，常規方法制備出來的貴金屬納米晶體暴露為(111)、(100)等低指數晶面，它們的配位原子數分別為9和8，比較多，意味著活性較弱。而高指數晶面的配位原子數較少，在催化反應中表現出更高的活性。
[0004]高指數晶面具有高的表面能，根據晶體生長理論，它們會在納米晶體的生長過程中快速消失，而留下(111)、(100)等低指數晶面暴露在納米晶體的表面上。經過長期的探索，在2007年，孫世剛課題組首次通過電化學方法成功制備出暴露{730}高指數晶面的Pt四六面體納米晶體。但是電化學方法產量低，無法大規模工業化生產。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種曲面Pt基納米雙金屬材料及其制備方法和應用，該曲面Pt基納米雙金屬材料包括零價Pt金屬和另一種零價金屬，零價Pt金屬與另一種零價金屬的摩爾比為12:1?1:3，所述Pt基納米雙金屬材料的晶體的暴露面為曲面，具有高活性，可以降低反應的溫度和活化能，采用有機鹽為前驅體，油胺為溶劑，加入表面活性劑，經氧化還原反應得到曲面Pt基納米雙金屬材料。該制備方法簡單易操作，所制得的曲面Pt基納米雙金屬材料分散性較好，粒徑大小均一，結構穩定且形貌可控，具有良好的應用前景。
[0006]為了實現以上目的及其他目的，本發明是通過包括以下技術方案實現的:
[0007]本發明第一方面提供一種曲面Pt基納米雙金屬材料，包括零價Pt金屬和另一種零價金屬，零價Pt金屬與另一種零價金屬的摩爾比為12:1?1:3，所述Pt基納米雙金屬材料的晶體的暴露面為曲面。
[0008]更優選的，零價Pt金屬與另一種零價金屬的摩爾比為為12:1?1.7:1。
[0009]零價Pt金屬與另一種零價金屬的摩爾比為可為12:1?8:1，8:1?3.8:1，3.8:1 ?3.6:1，3.6:1 ?2:1，2:1 ?1.8:1，1.8:1 ?1.7:1，1.7:1 ?1:3。
[0010]優選的，所述另一種零價金屬為零價Co金屬、零價Pd金屬、零價Fe金屬或零價Ni金屬。
[0011]優選的，所述曲面Pt基納米雙金屬材料的粒徑為18?28nm。
[0012]本發明第二方面提供一種曲面Pt基納米雙金屬材料的制備方法，包括以下步驟:將兩種金屬有機鹽溶解在油胺中，加入表面活性劑，經氧化還原反應得到曲面Pt基納米雙金屬材料，所述兩種金屬有機鹽其中一種為Pt基金屬有機鹽。
[0013]具體的，所述制備方法包括以下步驟:
[0014]I)將兩種金屬有機鹽溶解在油胺中，加入表面活性劑，得到懸浮液，所述兩種金屬有機鹽其中一種為Pt基金屬有機鹽；
[0015]2)將所述懸浮液加熱，得到溶液；
[0016]3)將所述溶液經氧化還原反應后離心，干燥，得到曲面Pt基納米雙金屬材料。
[0017]優選的，所述兩種金屬有機鹽另一種為Co基金屬有機鹽、Pd基金屬有機鹽、Fe基金屬有機鹽或Ni基金屬有機鹽。
[0018]優選的，所述表面活性劑為有機羧酸。更優選的，所述表面活性劑選自金剛烷乙酸、環乙烷羧酸、硬脂酸、油酸、月桂酸或苯甲酸中的一種或多種。
[0019]優選的，所述Pt基金屬有機鹽與所述兩種金屬有機鹽中的另一種的摩爾比為12:1?1:3 ;所述表面活性劑與所述Pt基金屬有機鹽的摩爾比為0.8?120:1 ;油胺的用量是8ml?18ml/0.05mmolPt基金屬有機鹽。更優選的，所述Pt基金屬有機鹽與所述兩種金屬有機鹽中的另一種的摩爾比為12:1?1.7:1。
[0020]所述Pt基金屬有機鹽與所述兩種金屬有機鹽中的另一種的摩爾比可為12:1?8:1，8:1 ?3.8:1，3.8:1 ?3.6:1，3.6:1 ?2:1，2:1 ?1.8:1，1.8:1 ?1.7:1，1.7:1 ?1:3。
[0021]所述表面活性劑與所述Pt基金屬有機鹽的摩爾比可為0.8?60:1，60?120:1。
[0022]油胺的用量可為8ml?9ml/0.0.SmmolPt基金屬有機鹽，9ml?18ml/0.0.SmmolPt
基金屬有機鹽。
[0023]優選的，所述加熱的溫度為110?140°C，時間為2?6分鐘。
[0024]優選的，所述氧化還原反應的溫度為190?230°C，時間為15?40分鐘。
[0025]優選的，所述氧化還原反應為液相氧化還原反應。液相氧化還原反應是指在液相中反應物間化合價發生變化的反應。
[0026]優選的，步驟3)中，所述溶液在還原氣體的氛圍下經氧化還原反應。常見的還原氣體包括氫氣、甲烷、一氧化碳、硫化氫等。
[0027]優選的，所述離心的溶劑為無水乙醇。
[0028]優選的，所述干燥的溫度為60°C?80°C，時間為8?10小時。
[0029]本發明第三方面提供上述曲面Pt基納米雙金屬材料的應用，應用于肉桂醛選擇性加氫的反應中，催化的反應條件為:反應溫度為20?30°C，反應壓力為I?7Mpa(相對壓力)。若需要達到同樣的轉化率，普通Pt基納米雙金屬材料用于肉桂醛選擇性加氫的反應溫度在80°C以上，曲面Pt基納米雙金屬材料大大降低了反應溫度。
[0030]Pt基納米雙金屬材料在催化等很多領域都有廣泛的應用前景，如在多相催化中被應用于烴類催化重整、加氫脫氫、選擇性氧化、汽車尾氣凈化等過程；在電化學中，它們是應用最廣泛的電催化材料，是質子交換膜燃料電池(PEMFC)和直接醇類燃料電池中難以替代的催化劑。
[0031]本發明的Pt基納米雙金屬材料的晶體的暴露面為曲面，與傳統材料不同，具有高活性，可以降低反應的溫度和活化能，通過將兩種金屬有機鹽溶解在油胺中，加入表面活性劑，經氧化還原反應得到曲面Pt基納米雙金屬材料，該制備方法簡單易操作，所制得的曲面Pt基納米雙金屬材料分散性較好，粒徑大小均一，結構穩定且形貌可控。
【附圖說明】
[0032]圖1為實施例1中制備的曲面Pt-Co納米雙金屬TEM圖(標尺為50nm)；
[0033]圖2為實施例1中制備的曲面Pt-Co納米雙金屬TEM圖(標尺為1nm)；
[0034]圖3為實施例1中制備的曲面Pt-Co納米雙金屬XRD圖譜；
[0035]圖4為實施例15中制備的曲面Pt-Fe納米雙金屬TEM圖；
[0036]圖5為實施例19中制備的曲面Pt-Ni納米雙金屬TEM圖；
[0037]圖6為實施例10和實施例20中制備的曲面納米雙金屬的肉桂醛選擇性加氫轉化率圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合具體實施例進一步闡述本發明，應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。
[0039]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離