一种auagpt三元合金纳米颗粒及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种auagpt三元合金纳米颗粒及其制备方法，属于无机纳米复合材料制备技术。
背景技术：
2.近年来，纳米材料逐渐引起了人们的广泛关注。相对于单一金属纳米材料，多金属合金纳米材料具有更加优异、多元化的物理化学性质，比如，催化性能、储氢能力、磁性、超导性等，在电化学器件、生物分析以及催化等领域展现出了重要的应用价值。但金属纳米材料具有较高的表面能，容易发生烧结现象，难以制备高质量的多金属合金纳米材料，在一定程度上限制了其应用范围。
3.人们通过不同方法已制备出多种合金纳米材料，例如，专利cn201310491587.6通过原位还原法将au与pt颗粒负载于功能化的二氧化硅表面，制得一种负载型au
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pt双金属合金催化剂。专利cn200910227038.1将铂金络合物吸附在纳米材料表面，经过热处理、温敏树脂包裹、干燥等步骤得到温敏型铂金催化剂粉体或胶体。
4.然而，已有的研究主要集中在双金属合金纳米材料的制备及应用上，关于三金属合金纳米材料的制备方法研究还不多，并且已有的制备方法很难做到金属组分、含量的可调、可控。因此，开发出一种简单、有效的三元合金纳米材料制备方法具有重要的理论指导意义和应用价值。
技术实现要素：
5.技术问题：
6.本发明的目的是提供一种auagpt三元合金纳米颗粒及其制备方法。该三元合金纳米颗粒具有优异的催化活性，且合金颗粒的金属组分、含量可调、可控。
7.技术方案：
8.本发明涉及一种auagpt三元合金纳米颗粒及其制备方法，该三元合金纳米颗粒是先将含金酸、含银酸盐、含铂酸盐分别还原为au纳米颗粒、ag纳米颗粒、pt纳米颗粒；之后将该三种纳米金属颗粒分散于异丙醇溶液中，加入硅源制得纳米核壳材料，其外层为二氧化硅、内核为分散的au纳米颗粒、ag纳米颗粒、pt纳米颗粒；然后，特定气氛下将该纳米核壳材料进行高温焙烧，得到auagpt三元合金纳米核壳材料，其内核为auagpt三元合金纳米颗粒。最后，通过碱性刻蚀除去二氧化硅外壳，制得auagpt三元合金纳米颗粒。
9.具体的制备方法为：
10.步骤a)室温下，将质量百分数为0.01wt～0.3wt％的含金酸水溶液加热至沸腾,加入5
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15ml浓度为1～5mol/l的还原剂水溶液，反应2～5h，冷却，得金溶胶；
11.步骤b)室温下，将质量百分数为0.01wt～0.3wt％的含铂酸盐水溶液加热至沸腾,加入5
‑
15ml浓度为1～5mol/l的还原剂水溶液，反应2～5h，冷却，得铂溶胶；
12.步骤c)室温下，将质量百分数为0.01wt～0.3wt％的含银酸水溶液加热至沸腾,加
入5
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15ml浓度为1～5mol/l的还原剂水溶液，反应2～5h，冷却，得银溶胶；
13.步骤d)将0～10ml金溶胶、0～10ml铂溶胶、0～10ml银溶胶加入到50
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100ml异丙醇溶液中，超声分散0.5～2h，得金属溶胶异丙醇混合物。室温下按硅源与金属溶胶的质量比1：20～1：100加入硅源，室温下搅拌12～24h，离心分离，60～100℃下真空干燥6～10h，得auagpt三金属纳米核壳材料。
14.步骤e)特定气氛下，将上述纳米核壳材料500～1000℃焙烧2～10h，制得auagpt三元合金纳米核壳材料。
15.步骤f)将auagpt三元合金纳米核壳材料分散到ph8～11的无机碱溶液中，30～50℃条件下，搅拌12～24h，离心分离，60～100℃下真空干燥6～10h，得到auagpt三元合金纳米颗粒。
16.上述三元合金纳米颗粒的制备方法步骤a)中所述的含金酸为四氯金酸、乙酸金中的一种或者两种的组合，所述的还原剂为柠檬酸三钠；制备方法步骤b)中所述的含铂酸盐为氯亚铂酸钾或氯铂酸钾中的一种或者两种的组合，所述的还原剂为柠檬酸三钠；制备方法步骤c)中所述的含银酸盐为硝酸银，乙酸银中的一种或者两种的组合，所述的还原剂为柠檬酸三钠；制备方法步骤d)中所述的硅源为正硅酸四乙酯、六甲基二硅氧烷中的一种或者两种的组合；制备方法步骤e)中所述的特定气氛为氮气、空气、氩气中的一种或者几种的组合；制备方法步骤f)中所述的无机碱为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或者几种的组合。
17.有益效果：本发明的目的是提供一种auagpt三元合金纳米颗粒及其制备方法。该三元合金纳米颗粒以含金酸、含铂酸盐、含银酸盐为金属前驱体，首先经过还原反应制得au纳米颗粒、ag纳米颗粒、pt纳米颗粒。之后，将该三种纳米金属颗粒封装于二氧化硅微球内部，特定气氛下进行高温焙烧，得到内核为auagpt三元合金颗粒的纳米核壳材料。最后，通过碱性刻蚀除去二氧化硅外壳，制得auagpt三元合金纳米颗粒。该三元合金纳米颗粒具有较高的热稳定性和优异的催化活性，在co低温氧化、co2加氢制甲醇、光解水制氢、水煤气变换等催化领域中有较好的应用前景。
18.本发明的特点为：
19.(1)该三元合金纳米颗粒利用二氧化硅的限域作用和金属原子间的高温团聚现象，通过高温焙烧将二氧化硅微球内部封装的au纳米颗粒、ag纳米颗粒、pt纳米颗粒构筑成auagpt三元合金纳米颗粒，充分发挥金属之间的协同作用。
20.(2)通过调节au、pt、ag金属溶胶的加入量，可以有效调控三元合金纳米颗粒中au、pt、ag元素的比例、含量。
21.(3)通过改变金属溶胶种类，例如pd、ru、fe、ni、co等溶胶，可以制备其他二元、三元、甚至四元合金纳米颗粒。
具体实施方式
22.实施例1：
23.室温下，将质量百分数为0.01wt％的四氯金酸溶液加热至沸腾,加入5ml浓度为1mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应2h，冷却，得金溶胶；
24.室温下，将质量百分数为0.02wt％的氯亚铂酸钾水溶液加热至沸腾,加入10ml浓
度为5mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应4h，冷却，得铂溶胶；
25.室温下，将质量百分数为0.01wt％的硝酸银水溶液加热至沸腾,加入5ml浓度为15mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应4h，冷却，得银溶胶；
26.将10ml金溶胶、10ml铂溶胶、10ml银溶胶加入到50ml异丙醇溶液中，超声分散2h，得金属溶胶异丙醇混合物。室温下按正硅酸四乙酯与金属溶胶的质量比1：20加入硅源，室温下搅拌24h，离心分离，60℃下真空干燥10h，得auagpt三金属纳米核壳材料。
27.将上述核壳纳米材料置于空气中500℃焙烧5h，得到auagpt三元合金纳米核壳材料。
28.将上述auagpt三元合金纳米核壳材料分散到ph11的氢氧化钠溶液中，50℃条件下，搅拌12h，离心分离，60℃下真空干燥8h，得到auagpt三元合金纳米颗粒。
29.实施例2：
30.室温下，将质量百分数为0.1wt％的乙酸金溶液加热至沸腾,加入5ml浓度为5mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应2h，冷却，得金溶胶；
31.室温下，将质量百分数为0.3wt％的氯亚铂酸钾水溶液加热至沸腾,加入15ml浓度为5mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应5h，冷却，得铂溶胶；
32.室温下，将质量百分数为0.2wt％的硝酸银水溶液加热至沸腾,加入5ml浓度为15mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应4h，冷却，得银溶胶；
33.将2ml金溶胶、8ml铂溶胶、10ml银溶胶加入到100ml异丙醇溶液中，超声分散2h，得金属溶胶异丙醇混合物。室温下按正硅酸四乙酯与金属溶胶的质量比1：50加入硅源，室温下搅拌24h，离心分离，60℃下真空干燥10h，得auagpt三金属纳米核壳材料。
34.将上述核壳纳米材料置于氮气中700℃焙烧10h，得到auagpt三元合金纳米核壳材料。
35.将上述auagpt三元合金纳米核壳材料分散到ph10的氢氧化钠溶液中，40℃条件下，搅拌12h，离心分离，80℃下真空干燥10h，得到auagpt三元合金纳米颗粒。
36.实施例3：
37.室温下，将质量百分数为0.1wt％的乙酸金溶液加热至沸腾,加入6ml浓度为5mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应4h，冷却，得金溶胶；
38.室温下，将质量百分数为0.15wt％的氯铂酸钾水溶液加热至沸腾,加入10ml浓度为5mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应5h，冷却，得铂溶胶；
39.室温下，将质量百分数为0.2wt％的乙酸银水溶液加热至沸腾,加入8ml浓度为5mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应4h，冷却，得银溶胶；
40.将10ml金溶胶、1ml铂溶胶、5ml银溶胶加入到70ml异丙醇溶液中，超声分散1h，得金属溶胶异丙醇混合物。室温下按六甲基二硅氧烷与金属溶胶的质量比1：100加入硅源，室温下搅拌20h，离心分离，60℃下真空干燥10h，得auagpt三金属纳米核壳材料。
41.将上述纳米核壳材料置于氩气中500℃焙烧5h，制得auagpt三元合金纳米核壳材料。
42.将上述auagpt三元合金纳米核壳材料分散到ph9的氨水溶液中，50℃条件下，搅拌12h，离心分离，80℃下真空干燥8h，得到auagpt三元合金纳米颗粒。
43.实施例4：
44.室温下，将质量百分数为0.01wt％的四氯金酸溶液加热至沸腾,加入5ml浓度为3mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应2h，冷却，得金溶胶；
45.室温下，将质量百分数为0.02wt％的氯铂酸钾水溶液加热至沸腾,加入5ml浓度为5mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应5h，冷却，得铂溶胶；
46.室温下，将质量百分数为0.05wt％的硝酸银水溶液加热至沸腾,加入5ml浓度为4mol/l的柠檬酸三钠水溶液，反应5h，冷却，得银溶胶；
47.将1ml金溶胶、10ml铂溶胶、4ml银溶胶加入到80ml异丙醇溶液中，超声分散1h，得金属溶胶异丙醇混合物。室温下按正硅酸四乙酯与金属溶胶的质量比1：80加入硅源，室温下搅拌24h，离心分离，60℃下真空干燥10h，制得auagpt三金属纳米核壳材料。
48.将上述核壳纳米材料置于氮气中1000℃焙烧8h，得到auagpt三元合金纳米核壳材料。
49.将上述auagpt三元合金纳米核壳材料分散到ph11的氢氧化钾溶液中，30℃条件下，搅拌12h，离心分离，80℃下真空干燥10h，得到auagpt三元合金纳米颗粒。