Ni%40Pt核壳结构纳米颗粒制备及其结构与电化学性质.pdfVIP

(■017 Ni@n核壳结构纳米颗粒的制各及其结构与电化学性质 监垂挂，戴煜． 扬帆，陈胜利‘ r武援大学化学与分子科学学院．武援 430072，E-mail：slche，『@whued．cn) 植壳结构的蚋米材料因具有特殊的电．光投硅性质而备受最ⅥE 在各种组成曲核壳材抖中，毗 非贵金属为核、责金属为壳的纳米金属颗粒无论从功能和经济方面均具有挂特的优点。贵垒属壳不 仅能起到稳定菲贵盎属拉的作用．而且可以显著地改变核的各种性艟，同时，贵金属(如Pt，Pd 等)大都是优异催化荆．但是在自然界的储量贫乏．以单层责金属为壳的纳米金属催化剂不仅极大 地降低了贵金属的用量．同时可通过选择合适的非贵金属棰材料来提高贵盎属术身的陛化性能。然 而，合成尺寸小于10nm且以单层贵金属为元的纳米颗粒催化刑仍有一近曲困难．同时也缺乏直观 简洁地表征此类核壳结构的万j击。本又通过改进常用的乡元蜉还掉洼，以廉价曲盎属前驱体合成肚 金属Ni为核，P【单层为壳的纳来颗粒，并对其结构及电化学性质进行丧征．我们选择Ni@Pt核壳 材料是因为Pt-Ni台金具有比纯Pt更好的氧还原催化活，性。发展『丘铂台量，高催化活性的氧还原催 化剂是当前车用燃料电池技术的一个重点．另外，N·@Pt核壳结构也有助干稳定Nl纳米颗粒，从而 扩展其在磁存储、生物分离等方面的应用． 多元醇还原法是一种常用的制备金属纳来颗粒的技术，但由于莓较弱的还原能力，多元淳法一 般准阻得到那些相对不客易还原的金属，特别是Co，Ni等具有磁性的金属的蝻米级颗粒。即使在多 种保护剂或加入贵金属核的条件下也只能得到几十纳米的颗粒…。为此，我们在多元淳体系中引入 睡还原荆(如KB}h)宴现Nj的瞬时成棱．从而获得纳米Nl颗粒．文献中一般采用热解金属有机 化合物获得均匀分散的Ni等磁性金属纳来颗粒㈣。这些有机金属化合物不仅昂贵．而且往往具有高 的毒性．我们分别采用l2．丙二醇和Ni(Ac)2作为多元醇试剂和金属前驱体，以沾酸为保护刺阻止 Nl纳米颢粒的团聚．我们以此方法合成了5nm左右Nl颗粒(见圈la)。铂单层的包覆通过调节 PtlNi}|二例以及Pt的还朦的条件寒实现．Ni纳米颗粒具有髓。立方八面体结构．对于一个有赦直径为 5rim的立方八面体Nl额粒来说，其表面原子数约为体相原子数的23％．考虑到Pt厚于半轻大于Ni， 我们选择Ni／Pt原子比5：l构建单层Pl壳．在NI棱存在的情况下，铂的还原遵循异相成棱，能在相 对温和的箍件下还原．四此，我们可选择台适的迂原温度使得P【只能在Ni表面被多元淳还原．而 该温 图1(a)Ni蚋米鞭鞋的T肌田c Fig．I(的TEM ofthe imag％ofthe—印W谢Ni㈣锄oap^Ic】骼(砷TEMimages preparcdNi@Pt nanoaprdd龉(d)XRDpattt-m 仔细比较田1a和b可以发现，P【包覆后的颗粒的平均粒径增加了近Inm．按照Pt原子的 直径0．276计算，沉积一个Pt单屡詹颗粒的直径增加不应超过056nm(两倍Pt原子直径)．选 意味羞Pt壳层的形成套使颗粒晶格扩张．图1c为pc包疆前后的颗艟的X-ray衍射特征比较． 的蜂．由于整个合成过程在氟气氛下进行，镶氧化物应该在后续赴理中形成．铂包疆后氧化物 70and74。 39。49 峰的消失说明棱壳结构颗粒的抗氧化性能攫高．另外，Pt包覆后的颗粒在20为43 C．017 and68．20) 有特征峰，仅比Ni的特征峰位置略向低角度移动，而与铂的特征峰位置(39．80，46．30 偏离很远，表明铂壳层很薄。同时衍射峰向低角度移动表明Ni核晶格扩张，这与TEM结果一致。 掣