双金属核壳结构.doc

双金属核壳结构的制备及催化性能研究摘要双金属核壳纳米结构由于具有大量的潜在应用价值, 近年来已引起人们极大的关注。本文综述了水相体系还原法、多元醇体系还原法、热分解—还原法、化学镀法、胶体粒子模板法、共沉积法、电化学法、表面取代反应和表面处理等双金属核壳纳米结构的制备方法, 简述了各种方法的原理、优缺点和应用情况,另外,对双金属核壳纳米结构电催化氧化、有机物加氢、催化脱氯、环境催化方面的应用作了简述。最后, 对今后双金属核壳结构型的研究方向进行了展望。关键词双金属核壳制备方法催化 1引言在对高性能新材料的探索过程中, 纳米材料以其特殊的优异性能吸引了许多研究者的兴趣,掀起了纳米材料的研究热潮。对应用纳米技术制备具有某种功能的特性的材料来说,有必要寻求可靠、可控的方法纳米材合成料的。核壳结构纳米材料[1] (cor e- shell nanomaterials) 是指具有“核壳包裹”这种特殊原子排列方式的纳米复合材料, 可看作是对原始纳米粒子的剪裁和改造, 通常记作“核@壳”。金属@ 金属( 即核壳双金属) 纳米材料因其巨大的催化应用潜力而受到催化学者的广泛关注。 2双金属核壳结构制备方法 水相体系还原法在水相中,利用不同还原剂和保护剂,通过先后两次还原不同金属形成核壳结构的纳米合金,这是目前使用最多的一种合成方法。 Yan g等[2]用 NaBH 4 还原合成Ag 溶胶, 再利用柠檬酸钠溶液热回流使Pt 还原并沉积在 Ag 表面, 得到红棕色 ******@Pt 溶胶。 Zhou 等[3] 在冰浴下, 利用 NaBH 4 还原 HAuCl 4 制成 Au 纳米溶胶, 再逐滴加入 H 2 PdC l 4 和抗坏血酸, 得到深棕色 Au @ Pd 纳米溶胶。一般地, 水相中连续还原时, 壳层金属通常采用较温和的还原剂( 如抗坏血酸) 以控制还原速率,使其更易更好地实现包覆效果,有时采用冰浴等降温手段效果更好[4]。 多元醇体系还原法多元醇还原法是合成单金属( 尤其是贵金属) 纳米粒子最简便有效的方法之一, 该方法也被用于制备双金属核壳结构。具体方法是: 利用液相多元醇体系( 多为乙二醇或 1,4- 丁二醇) 分散金属盐,升温回流使金属离子被多元醇还原并聚集, 最终形成金属纳米粒子。该方法制备的金属纳米粒子尺度小,粒度均一,且分散性好。由于制备条件温和,过程简单,多元醇体系中的连续还原法被广泛应用于核壳结构纳米合金的制备中。 Alayoglu 等[5] 采用多元醇还原法, 在乙二醇中升温回流, 连续还原, 合成了一系列具有不同 Rh 核尺寸和 Pt 壳厚度的 ******@Pt 纳米合金。 Zhou 等[6] 利用乙二醇进行连续多元醇反应合成了核壳结构的 Pt@ Cu 和 Cu @ Pt 粒子。微波具有升温迅速、受热均匀的特点, 近年来, 利用微波加热替代传统油浴加热, 以实现多元醇热回流的微波辅助多元醇还原法成为合成纳米粒子的有效方法[7]。 Tsuji 等[8]利用 MW — polyol 方法合成了 ******@Ag 纳米晶。先还原 HAuCl4 形成 Au 核, 再利用微量 Cl- 调节, 还原 AgNO 3 并使 Ag 壳外延地生长在 Au 核周围。该方法得到的 ******@Ag 纳米晶具有非常规则的晶体嵌套形貌。研究表明, 该实验中微量 Cl- 调节对于核