本發(fā)明涉及一種core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料，屬于納米復(fù)合材料和催化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

核-殼型納米結(jié)構(gòu)是指一類具有內(nèi)核@外殼構(gòu)型的納米材料，指的是一種納米材料通過化學(xué)鍵或其他相互作用將另一種納米材料包覆起來形成的有序組裝結(jié)構(gòu)，通過對核-殼納米結(jié)構(gòu)內(nèi)核與外殼的功能化，可以產(chǎn)生單一材料無法獲得的許多新性能，在催化、生物醫(yī)學(xué)、電子、制藥和光學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。貴金屬由于具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)在催化、生物醫(yī)學(xué)，光學(xué)等領(lǐng)域存在廣闊的應(yīng)用前景，尤其是納米尺寸的貴金屬一直是研究者研究的熱點(diǎn)。當(dāng)貴金屬納米粒子為納米尺寸時(shí)，催化活性顯著提高，這是由于納米尺寸的貴金屬粒子擁有更大的比表面積，更多的邊緣或角落原子。但是，貴金屬粒子分散性問題以及成本問題一直是諸多研究者的困擾。

研究發(fā)現(xiàn)，將貴金屬材料與其他材料復(fù)合在一起，催化性能會(huì)大大提高，例如pt/tio2納米復(fù)合材料。mietek等人將pt納米粒子與暴露(001)晶面的tio2納米片復(fù)合在一起，在紫外光的照射下，催化分解水制氫，pt納米粒子的存在使得光生電荷和空穴得以快速分離，有效的提高了光催化效率。但是，由于tio2易聚集而降低了其催化效率。在催化過程中，pt納米粒子的分散程度與尺寸同樣對催化效率有著重要的影響，例如choi等人將pt納米粒子沉積在兩種不同聚集狀態(tài)的tio2納米粒子表面，研究兩種材料的催化性能，結(jié)果表明疏松狀態(tài)下的tio2表面沉積的pt納米粒子大小均勻，粒徑較小，分散度高，催化活性更高，同時(shí)也說明了tio2的狀態(tài)對pt納米粒子的沉積有著重要的影響。目前雖有不少pt/tio2復(fù)合材料制備的公開文獻(xiàn)記載，但是，至今為止，還未在文獻(xiàn)中檢索到有關(guān)利用水熱與光化學(xué)還原相結(jié)合的方法制備core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt復(fù)合納米材料的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料，解決目前存在的tio2納米片易聚集的問題以及實(shí)現(xiàn)pt納米粒子的單分散制備。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料，通過以下步驟制備得到：

(1)硝酸銀乙二醇溶液的制備：稱取硝酸銀溶于10ml乙二醇中，磁力攪拌15min，制備硝酸銀乙二醇溶液，硝酸銀的濃度為0.025m-0.075m。

(2)硝酸銀-鈦酸異丙酯-乙二醇溶液的制備：磁力攪拌的情況下，用移液槍向步驟一中溶液滴加鈦酸異丙酯(tipt)，磁力攪拌10min，硝酸銀與鈦酸異丙酯的摩爾比為2:1-1:1.5，磁力攪拌10min。

(3)core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2納米復(fù)合材料的制備：將步驟2中溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜(30ml)中，240℃下反應(yīng)14h。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)釜底的棕黑色物質(zhì)，用無水乙醇和去離子水分別進(jìn)行離心洗滌3次，之后放入60℃恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2納米復(fù)合材料。

(4)core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的制備：稱取制備好的ag@tio2納米復(fù)合材料，超聲分散于甲醇溶液(0.1mol/l)中，之后用移液槍滴加配置好的h2ptcl6(0.1m)溶液，磁力攪拌30min后采用紫外燈(uv300)照射30min。離心，無水乙醇洗滌三次，放于60℃的恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明首先通過水熱法制備出具有core-shell結(jié)構(gòu)的ag@tio2納米線，再通過光輔還原法將平均粒徑為2.75nm的pt納米粒子負(fù)載在tio2納米片表面，實(shí)現(xiàn)單分散tio2納米片與單分散pt納米粒子的結(jié)合。本發(fā)明的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料是一種新型的更高效，更穩(wěn)定的催化劑。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的x-射線衍射圖片；

圖2是本發(fā)明的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的x-射線光電子能譜圖片；

圖3是本發(fā)明的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡圖片；

圖4是本發(fā)明的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的透射電子顯微鏡圖片；

圖5是本發(fā)明的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料作為催化劑時(shí)對對硝基苯酚(4-np)催化還原曲線圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

將0.25mmol(0.043g)agno3溶解在10ml乙二醇溶液中，磁力攪拌15min，之后用移液槍滴加200μl鈦酸異丙酯(tipt)，磁力攪拌10min，再將此溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜(30ml)中，240℃下反應(yīng)14h。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)釜底的棕黑色物質(zhì)，用無水乙醇和去離子水分別進(jìn)行離心洗滌3次，之后放入60℃恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2納米復(fù)合材料。稱取制備好的ag@tio2納米復(fù)合材料50mg，超聲分散于80ml甲醇溶液(0.1mol/l)中，之后用移液槍滴加配置好的h2ptcl6(0.1m)溶液(10μl)，磁力攪拌30min后采用紫外燈(uv300)照射30min。離心，無水乙醇洗滌三次，放于60℃的恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料。

圖1是該實(shí)例所制備的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的x-射線衍射圖片，圖中的衍射峰分別對應(yīng)面心立方ag(jcpdsno.4-783)和銳鈦礦型的tio2(jcpdsno.21-1272)，而pt納米粒子由于在納米復(fù)合材料中含量很少，衍射峰強(qiáng)度相對很弱，在圖中無法觀察到。

實(shí)施例2：

將0.5mmol(0.085g)agno3溶解在10ml乙二醇溶液中，磁力攪拌15min，之后用移液槍滴加200μl鈦酸異丙酯(tipt)，磁力攪拌10min，將此溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜(30ml)中，240℃下反應(yīng)14h。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)釜底的棕黑色物質(zhì)，用無水乙醇和去離子水分別進(jìn)行離心洗滌3次，之后放入60℃恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2納米復(fù)合材料。稱取制備好的ag@tio2納米復(fù)合材料50mg，超聲分散于80ml甲醇溶液(0.1mol/l)中，之后用移液槍滴加配置好的h2ptcl6(0.1m)溶液(20μl)，磁力攪拌30min后采用紫外燈(uv300)照射30min。離心，無水乙醇洗滌三次，放于60℃的恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料。

圖2是該實(shí)例所制備的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的x-射線光電子能譜圖片，從圖中可以看出pt存在于ag@tio2@pt納米復(fù)合材料中，零價(jià)pt是主要的存在價(jià)態(tài)，而零價(jià)pt的活性最高，這增加了ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的活性位點(diǎn)，從而提高了其催化性能。

實(shí)施例3：

將0.75mmol(0.128g)agno3溶解在10ml乙二醇溶液中，磁力攪拌15min，之后用移液槍滴加200μl鈦酸異丙酯(tipt)，磁力攪拌10min，將此溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜(30ml)中，240℃下反應(yīng)14h。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)釜底的棕黑色物質(zhì)，用無水乙醇和去離子水分別進(jìn)行離心洗滌3次，之后放入60℃恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2納米復(fù)合材料。稱取制備好的ag@tio2納米復(fù)合材料50mg，超聲分散于80ml甲醇溶液(0.1mol/l)中，之后用移液槍滴加配置好的h2ptcl6(0.1m)溶液(30μl)，磁力攪拌30min后采用紫外燈(uv300)照射30min。離心，無水乙醇洗滌三次，放于60℃的恒溫干燥箱中干燥12h，即得core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料。

圖3是該實(shí)例所制備的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡圖片，從圖中可以看出pt納米粒子負(fù)載在tio2納米片表面。

圖4是實(shí)例所制備的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料的透射電子顯微鏡圖片，從圖中可以清楚的看出平均粒徑約為2.75nm的pt納米粒子均勻的分布在tio2納米片表面。

實(shí)施例4：

本發(fā)明所制備的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料可以作為催化劑被用于對硝基苯酚(4-np)催化還原，具體實(shí)驗(yàn)過程如下：

配制1mol/l的還原劑nabh4，5.0×10^-4mol/l的對硝基苯酚(4-np)，在100ml的燒杯中加入10ml的5.0×10^-4mol/l的對硝基苯酚，1ml的1mol/l的還原劑nabh4和39ml的去離子水，磁力攪拌15min，取樣一次進(jìn)行紫外吸收測試，然后加入4mgag@tio2@pt納米復(fù)合材料，室溫開放條件下進(jìn)行磁力攪拌并記時(shí)，每隔2min取樣一次進(jìn)行紫外吸收測試。

圖5是實(shí)例2中所制備的core-shell結(jié)構(gòu)ag@tio2@pt納米復(fù)合材料作為催化劑時(shí)對對硝基苯酚(4-np)催化還原曲線圖，12分鐘后對硝基苯酚(4-np)的還原率為94％。