專利名稱：銀納米粒子填充微孔碳球、其制備方法及其作為催化劑的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及銀納米粒子填充微孔碳球、其制備方法及其作為催化劑的應用。
背景技術：
金屬納米粒子的表面等離激元共振、表面增強拉曼散射和催化等性能強烈依賴于 它們的尺寸、形貌及粒子間的耦合效應。為了實現(xiàn)性能調控與優(yōu)化，國內外科學家們不斷探 索金屬納米粒子的制備與組裝及其新型結構復合材料的設計。到目前為止，許多簡單、有效 的制備方法已被報道。然而，由于小尺寸和高比表面積，納米粒子極易發(fā)生團聚，很難從反 應溶液中收集，它們在溶液中實現(xiàn)自組裝也是納米技術領域中的一大難題。以上這些因素降低了金屬納米粒子的性能，抑制了它們的實際應用。為此，人們嘗 試將金屬納米粒子沉積(生長)在直徑為亞微米級的二氧化硅、聚苯乙烯和碳等球形介電 顆粒的表面或內部。這樣得到的復合結構不僅可以阻止納米粒子的聚集，甚至在粒子數(shù)密 度很高的情況下依然可以獲得很好的分散性，且產(chǎn)物易于分離、能夠被多次使用(如作為 催化劑)。更為重要的是，這種包含金屬納米粒子的復合球具有更加優(yōu)異的物理化學性能， 在光信息存儲與傳輸、生物傳感、光電集成等領域有著重要的應用價值。有關金屬/介電復合球的研究，以往的報道主要體現(xiàn)在兩個方面①納米金屬包 覆介電球和②介電球內包裹單個金屬粒子。對于①，為了將金屬納米粒子(或納米層)沉 積到介電球的表面，往往需要對球形基體的表面進行預修飾、預處理等步驟。但這些方法仍 很難獲得納米粒子在球表面的均勻分布及高數(shù)密度。特別是，由于納米粒子與球表面往往 僅存在物理靜電吸附或微弱的化學鍵結合力，這些復合顆粒的長期穩(wěn)定性較差研究表明， 保存在溶液中的復合顆粒經(jīng)過一定的時間，金屬納米粒子會自然脫落；高溫下金屬納米粒 子會發(fā)生氧化、脫落等現(xiàn)象。關于第②方面，往往需要先制備單分散、尺寸可控的金屬納米 粒子，然后進行介電材料的包覆。方法的復雜性和復合球中低金屬含量使這種復合球的應 用滯后。相比之下，如果能在微孔介電球內部生長金屬納米粒子，那么粒子的分布范圍將不 再局限于球表面納米層，而是整個球的三維空間。由于介電材料的載體作用，金屬納米粒子 在球內部分布均勻，數(shù)密度高，且化學、熱穩(wěn)定性會大大提高。對粒子的尺寸、數(shù)密度等進行 控制，則可以獲得可調節(jié)的光電性能。尤其是，這種復合結構可以有效防止納米金屬催化劑 中毒，因而在催化劑性能優(yōu)化與應用方面具有特殊的優(yōu)勢。目前還沒有有效的制備方法，尤其是在不需要任何模板、添加劑的情況下，實現(xiàn)金 屬納米粒子對已獲得的球形基體進行內部均勻填充，既保證粒子的高數(shù)密度、分散均勻性， 又實現(xiàn)其尺寸、位置、數(shù)密度可控。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，可以在不需要任何模板、 添加劑的情況下，實現(xiàn)納米粒子對微孔碳球(碳球直徑為亞微米，孔隙直徑< 2nm)進行內
3部均勻填充，既保證粒子的高數(shù)密度、分散均勻性，又實現(xiàn)其尺寸、位置、數(shù)密度可控。本發(fā)明還提供上述制備方法得到的銀納米粒子填充微孔碳球及其作為催化劑的 應用。所述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法為將0. 2-0. 3g的微孔碳球加入到 20-100mL，濃度為0. 2-2. 5mM的銀氨溶液中，進行浸漬，在浸漬后的微孔碳球懸浮液中加入 還原劑，然后微波加熱2-lOmin，使銀氨離子還原，從而得到銀納米粒子填充的微孔碳球，其 中微波功率為100-800W。所述銀氨溶液的濃度是指其中銀銨離子的濃度。由于銀氨溶液中的氨水容易揮發(fā)，使銀銨離子分解，濃度降低，因此最好采用新配 置的銀氨溶液，它是通過向硝酸銀溶液中緩慢滴加氨水配置而成。為了防止氨水揮發(fā)，微孔 碳球需要在密閉的容器中浸漬。這里，銀氨溶液濃度、浸漬時間，微波功率和反應時間分別表示為c，tI;p和tK。反 應結束后，取出錐形瓶在空氣中自然冷卻。最后，采用常規(guī)步驟分離，得到銀納米粒子填充 微孔碳球，如采用離心/清洗/離心的步驟，用蒸餾水和酒精對產(chǎn)物進行多次清洗。 上述過程中，可通過改變c，tI;P和tK等，對銀納米粒子的尺寸、數(shù)密度及位置(在 微孔碳球內/外部)進行控制。所述微孔碳球的制備可采用已有的常規(guī)方法，如水熱法，具體步驟為將配制好的 蔗糖溶液(濃度為0. 1-0. 5M)裝入88mL的反應釜中(裝滿度為50% )。然后將反應釜放 入190°C的烘箱中，反應時間為1.5-3h。反應結束后，反應釜被取出并在空氣中冷卻。最 后，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、清洗、烘干。作為優(yōu)選方案，所述微孔碳球直徑為亞微米級，孔隙直徑 < 2nm0作為優(yōu)選方案，所述還原劑為聚乙烯吡咯烷酮，微波加熱前劇烈攪拌使還原劑完 全溶解。所述聚乙烯吡咯烷酮的用量優(yōu)選為0. 02-0. 08go作為優(yōu)選方案，浸漬在攪拌狀態(tài)下進行，浸漬時間不低于0.5h，最佳浸漬時間為 2-6h。影響碳銀復合球形成的主要因素有以下4個方面(1)銀氨溶液濃度當溶液濃度較高時，經(jīng)過相同的浸漬時間，進入到微孔碳球內 部的銀離子較多，銀的成核密度較高，因而生成的銀納米粒子的數(shù)密度較大；同時，銀的生 長速率較高，相同時間內生成的銀納米粒子尺寸較大；反之，銀納米粒子數(shù)密度和尺寸較(2)微孔碳球和銀氨溶液的用量比在銀氨溶液體積和濃度一定的情況下，如果 微孔碳球用量太少，則部分銀粒子會直接在溶液中生成；如果微孔碳球的量太大，則反應體 系不均勻，部分碳球內部沒有銀納米粒子的填充。(3)浸漬時間浸漬時間的長短對銀納米粒子數(shù)密度、位置產(chǎn)生重要影響。在一定 范圍內，浸漬時間越長，則銀納米粒子數(shù)密度越大，若不浸漬直接微波加熱，則銀納米粒子 在微孔碳球表面生成。(4)微波功率微波功率對銀納米粒子數(shù)密度以及其尺寸產(chǎn)生影響。當微波功率 較高時，反應速度快，在相同時間內得到的銀粒子數(shù)密度高，尺寸也較大。銀在微孔碳球內部成核的關鍵是微波形成了局部熱點。例如，采用超聲時，無論浸 漬多長時間，銀納米粒子都不能在微孔碳球的內部生成，而只能在微孔碳球表面。微波產(chǎn)生的電磁波在微孔碳球內部產(chǎn)生很大壓強，形成反應驅動力；而超聲波則是利用超聲在溶液 中形成氣泡導致局部壓力差，故不能在微孔碳球內部形成銀。因此，我們從以下幾個方面進 行優(yōu)化，以期達到銀納米粒子在微孔碳球內部的均勻填充(1)浸漬時間。通過控制反應前浸漬時間，對復合球中銀納米粒子的數(shù)密度及生 長位置進行控制。結果表明，沒有浸漬時，大部分銀納米粒子在微孔碳球表面生成；浸漬時 間大于0. 5h時，銀納米粒子均在微孔碳球內部，且粒子數(shù)密度隨浸漬時間的增加而明顯增 加；經(jīng)過6h浸漬后前驅體已完全均勻地充滿微孔碳球的空隙，因而大于6h的浸漬時間對產(chǎn) 物無顯著影響。如對于圖5b所示的樣品，當浸漬時間有由4h增加到12h時，粒子的數(shù)密度 和尺寸比圖5a中已有顯著增加，浸漬時間為6h的產(chǎn)物與圖5b所示結果非常相似。(2)微波功率。通過控制微波功率對銀納米粒子的直徑和數(shù)密度進行控制。結果 表明，功率由140W增大到560W時，銀粒子尺寸變大，數(shù)密度也明顯增加。當前驅體溶液濃 度較高(如2mM)，微波功率為560W時，微孔碳球表面也有少量銀納米粒子生成。(3)反應時間。通過控制反應時間對銀粒子數(shù)密度進行控制。結果表明，在微波功 率較高時，只需要更短的反應時間可以獲得高的粒子數(shù)密度。但如果在高功率下，反應時間 太長，銀納米粒子除了在球的內部，還會在球表面生成?；谙到y(tǒng)的實驗研究，在銀氨溶液濃度為0. 2-2. OmM，浸漬時間為2_6h，微波功率 為100-420W，反應時間為2-lOmin的條件下，銀納米粒子只在微孔碳球的內部生成且均勻 分布。當溶液濃度和微波功率較高時，微孔碳球的內部和表面都會有銀納米粒子生成。上述制備方法得到的銀納米粒子填充微孔碳球作為催化劑的應用。在硼氫化鈉 還原對硝基酚的反應中，以所述銀納米粒子填充微孔碳球(以下簡稱Ag-C復合球)作為 催化劑。由于銀納米的小尺寸和高數(shù)密度，Ag-C復合球對硼氫化鈉(NaBH4)還原對硝基酚 (4-NP)具有很好的催化性能。所述銀納米粒子填充微孔碳球，微孔碳球直徑為亞微米級，孔隙直徑< 2nm ；填充 的銀以單分散的球形納米粒子均勻分散于微孔碳球內部，直徑在2-50nm范圍內可控，銀的 質量百分含量占銀納米粒子填充微孔碳球的10-56wt%。本發(fā)明的特點是將微孔碳作為載體的優(yōu)勢與微波加熱技術的優(yōu)點相結合，在預 先制備好的微孔碳球內部可控生長金屬納米粒子。提出將多孔碳球在銀氨溶液中浸漬，然 后以PVP作為還原劑，對浸漬后的微孔碳球懸浮液進行微波加熱，從而實現(xiàn)金屬銀在微孔 碳球內部的成核與生長。結果表明，銀納米粒子均勻分布在亞微米碳球的內部。重要的是， 可以實現(xiàn)對銀米粒子的尺寸、數(shù)密度及空間位置進行有效調控，這為復合球性能(如光學、 催化等)的可控性提供了前提。此方法異常簡單、易操作，產(chǎn)物純度較高、易分離。微波加熱具有加熱速度快、加熱均勻、熱效率高和易于控制的優(yōu)點，它可以使溶液 中的金屬離子快速還原從而生長成一定形貌與結構的納米材料。此外，微波具有選擇性加 熱的特點，微波對不同性質的材料有不同的作用。微波產(chǎn)生的電磁波在微孔碳球內部產(chǎn)生 很大壓強，形成反應驅動力。PVP是金屬納米材料制備中常用的穩(wěn)定劑，同時它也是一種弱 還原劑。因此，本發(fā)明具有以下幾個優(yōu)點(1)產(chǎn)物均一。制備的Ag-C復合球單分散性好，銀納米粒子在微孔碳球內部分布 均勻。(2)反應速度快。單純用PVP作還原劑的反應往往需要至少幾個小時，而我們的反應只需2-10min。(3)可控性好。改變、可以實現(xiàn)銀納米粒子在微孔碳球內部或表面的位置控制； 調節(jié)c、P和tK等，可以對銀納米粒子的尺寸、數(shù)密度等進行控制。(4)產(chǎn)率高。利用水熱法制備微孔碳球，可以獲得單分散且高產(chǎn)量的微孔碳球；微 波法使得反應體系均勻，即可得到高產(chǎn)量的銀/碳復合球。碳球的亞微米尺寸使產(chǎn)物易于 分離，有利于進一步的應用。(5)制備方法簡單，成本較低，易于實現(xiàn)，具有一定的工業(yè)應用前景。(6)可調控的性能。Ag-C復合球的紫外_可見吸收峰的位置隨著銀納米粒子數(shù)密 度的增強而發(fā)生明顯紅移；當數(shù)密度幾乎不變時，復合球的吸收峰強度隨著粒子尺寸的增 加而增強，且逐漸發(fā)生寬化。此外，Ag-C復合球對硼氫化鈉還原對硝基酚的反應具有較好 的催化效果，催化活性隨著銀的含量和粒子尺寸遞變。


圖1為微孔碳球的TEM(a)和HRTEM(b)圖片。圖2為產(chǎn)物的低倍(a)和高倍(b-d)TEM圖片。反應參數(shù)分別為c = 2mM, tx = 2h， P = 140W和tK = IOmin0 b圖的插圖為單個復合球的SAED圖。圖3為圖2所示樣品的XRD圖譜，插圖為局部放大。圖4為圖2所示樣品的XPS刻蝕深度剖析圖。從a到e對應濺射時間分別為0、 0. 5、1、2· 5 和 3min。圖5為不同反應條件下制得樣品的TEM圖片。c，tI P和tK分別為0. 5mM，4h， 140W,IOmin(a) ；0.5mM,12h,140W,IOmin(b) ；2mM,4h,420W,IOmin(c) ；0.2mM,4h,140W, IOmin (d) :0· 2mM, 4h, 420w, 3min (e)和 0. 2mM, 4h, 560W, 3min (f)。右上角插圖為相應的 HRTEM 和 SAED 圖。圖6為c，tI; P和tE分別是2mM,0h, 140W和IOmin條件下制備產(chǎn)物的TEM圖片。圖7為不同直徑微孔碳球得到的Ag-C復合球的TEM圖。微孔碳球直徑分別為 1 μ m(a)禾口 1· 4μ m(b)。圖8為微孔碳球和圖5a、5b、2b和5c所示樣品的紫外-可見吸收光譜圖。圖9為圖2所示樣品催化硼氫化鈉還原對硝基酚的紫外可見吸收光譜圖。插圖為 400nm吸收峰強度的對數(shù)-時間關系圖。
具體實施例方式1水熱法制備微孔碳球配置蔗糖水溶液，濃度為0. 1-0. 5mol/L。將蔗糖水溶液轉入水熱反應釜(50%裝 滿)并密封。然后將反應釜放入烘箱，烘箱溫度160-190°，反應時間1.5-3h。反應完成后 取出，在空氣中冷卻。最后用蒸餾水和酒精離心清洗、并在烘箱中烘干。2銀納米粒子填充微孔碳球首先配制一定濃度的銀氨溶液(0. 2_2mM)，然后將一定質量微孔碳球(0. 2-0. 5g) 分散到一定體積(20-100mL)的銀氨溶液中進行浸漬，浸漬在勻速磁力攪拌狀態(tài)下進行，時 間為0-24h。在不斷攪拌的過程中，向溶液中加入0. 02-0. 08g的PVP，繼續(xù)攪拌l-2min使
6其充分溶解。將裝有微孔碳球懸浮液的錐形瓶放入微波爐中進行微波加熱，功率100-800W， 微波時間為2-lOmin。反應結束后，將錐形瓶取出在空氣中冷卻，最后用蒸餾水和酒精對產(chǎn) 物進行多次離心清洗。實施例1將44mL、濃度為0. 3M的蔗糖水溶液轉入88mL水熱反應釜(50%裝滿)并密封。然 后將反應釜放入烘箱，烘箱溫度190°C，反應時間2. 25h。反應完成后取出，在空氣中冷卻。 最后用蒸餾水和酒精離心清洗、并在烘箱中烘干，制得微孔碳球。圖Ia為實施例1所得微孔碳球的透射電子顯微鏡(TEM)圖片?？梢钥吹剑⒖滋?球尺寸比較均勻，平均直徑約SOOnm ；圖Ib為微孔碳球邊緣的高分辨圖，無數(shù)的納米孔分布 在微孔碳球的表面，可以推斷，碳球為微孔結構，這為離子進入球內部提供了前提。實施例2以實施例1所得微孔碳球為原料，根據(jù)上述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法 制備Ag-C復合球，反應參數(shù)為c = 2mM, tx = 2h，P = 140W和tK = IOmin0圖2為實施例2所得Ag-C復合球的不同放大倍數(shù)的TEM圖片。從低倍圖(圖2a) 可以看到，大量小黑點分布在球的內部，而球表面并沒有。黑點為納米粒子，其數(shù)密度很高， 但分布仍很均勻。由于TEM是三維物體的二維投影像，因此球的中心位置很黑，看上去似乎 有納米粒子的團聚體，這是二維成像時重疊的緣故。單個復合球的選區(qū)電子衍射(SAED)圖 為多晶環(huán)(見2b插圖)，衍射環(huán)間距分別為0. 23nm, 0. 21nm, 0. 14nm和0. 12nm,依次對應于 面心立方結構銀的(111)，(200)，(220)，和(311)衍射面。從更高倍數(shù)的TEM圖(c, d)可 以清楚地看到，銀納米粒子是分布在微孔碳球內部的，粒子的直徑為(10士2)nm。圖3為實施例2所得Ag-C復合球的X射線衍射(XRD)圖譜。主要衍射峰的峰位 與銀完全對應。根據(jù)Scherrer公式D = K λ / (Bcos θ )計算可知(這里，K = 0. 9，λ CuKa =0. 15418nm, θ為布拉格衍射角，B為衍射峰半峰寬)，銀晶粒的平均直徑為llnm。這一 結果與TEM圖中測量的相吻合。復合球直徑大約800nm，因此XPS刻蝕深度剖析是可行的。圖4為實施例2所得 Ag-C復合球在氬離子源持續(xù)濺射下測得的XPS深度剖析圖?？梢钥吹?，當濺射時間小于 2. 5min時，沒有銀的光電子信號，進一步證實了微孔碳球表面并沒有銀納米粒子生成。濺射 0. 5min后，Ag3d特征信號出現(xiàn)。濺射時間為Imin時，在光電子能量為368. 3eV和374. 4eV 處分別出現(xiàn)了 Ag3d5/2和3d3/2的光電信號，表明銀是以0價態(tài)單質存在的。隨著刻蝕深度增 加，銀信號強度增強，表明銀的含量增加。當濺射時間增加到2. 5min時，兩個特征峰偏移的 更加明顯，偏移量達到0. 8eV，表明銀粒子間的耦合作用更加明顯銀含量增加，即銀粒子 數(shù)密度增加。當濺射時間大于2. 5min時，XPS能譜圖趨于平穩(wěn)，表明銀納米粒子的分布非 常均勻。采用濃度為65%的硝酸將實施例2所得Ag-C復合球中銀溶解，電感耦合等離子發(fā) 射光譜(ICP-AES)法測得此復合球中Ag與C的質量百分比分別為55. 2%和44. 8%。實施例3以實施例1所得微孔碳球為原料，根據(jù)上述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法 制備 Ag-C 復合球，反應參數(shù)為 c = 0. 5mM, tx = 4h，P = 140W 和 tK = IOmin0實施例4以實施例1所得微孔碳球為原料，根據(jù)上述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法
7制備 Ag-C 復合球，反應參數(shù)為 c = 0. 5mM, tx = 12h，P = 140W 和 tK = IOmin0實施例5以實施例1所得微孔碳球為原料，根據(jù)上述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法 制備Ag-C復合球，反應參數(shù)為c = 2mM, tx = 4h，P = 420W和tK = IOmin0實施例6以實施例1所得微孔碳球為原料，根據(jù)上述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法 制備 Ag-C 復合球，反應參數(shù)為 c = 0. 2mM, tx = 4h，P = 140W 和 tK = IOmin0實施例7以實施例1所得微孔碳球為原料，根據(jù)上述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法 制備Ag-C復合球，反應參數(shù)為c = 0. 2mM, tx = 4h，P = 420W和tK = 3min。實施例8以實施例1所得微孔碳球為原料，根據(jù)上述銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法 制備Ag-C復合球，反應參數(shù)為c = 0. 2mM, tx = 4h，P = 560W和tK = 3min。實施例9反應時間為2. 5h，其余同實施例1。所得微孔碳球直徑為1 μ m。實施例10反應時間為3h，其余同實施例1。所得微孔碳球直徑為1. 4μ m實施例11以實施例9所得微孔碳球為原料，制備Ag-C復合球，其余同實施例3。實施例12以實施例10所得微孔碳球為原料，制備Ag-C復合球，其余同實施例3。對照實施例1浸漬時間、=0，其余同實施例2。本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)銀納米粒子在微孔碳球內部的均勻分布，而且可以對銀納米 粒子的尺寸、數(shù)密度及位置進行控制。圖5a為實施例3(c，tI;分別為0.5mM，4h， 140W, IOmin)制得樣品的TEM圖?？梢钥吹剑罅恐睆皆?-5nm的銀粒子都均勻分布在微 孔碳球內部，且離微孔碳球的外表面較遠。高分辨TEM圖顯示這些粒子為單晶。當浸漬時 間延長至12h而其它條件不變時(實施例4)，銀納米粒子的數(shù)密度增加，且尺寸也增大，達 到(15+2)nm(圖5b)。當c，tI P和tE分別為2mM，420W，4h和IOmin時(實施例5)，銀納 米粒子增大至15-30nm(如圖5c)。當c，tI;P和tK分別為0. 2mM，4h，140W和IOmin時(實 施例6)，只有很少銀納米粒子在球的內部生成，粒子的尺寸大約為3-5nm，微孔碳球表面仍 然很光滑(圖5d)。當P提高到420W，tE = 3min且其它條件不變時(實施例7)，大量的銀 納米粒子生成，其尺寸為7-9nm(圖5e)。更高的功率使單位時間內成核數(shù)量增多，生長速 度更快，所以在較短時間內有更多的納米粒子生成。當微波爐功率增加到560W時(實施例 8)，納米粒子的數(shù)密度更高，并且在微孔碳球表面也有納米粒子生成(見圖5f)。由TEM圖 片可以看到，Ag在Ag-C復合球中的質量百分含量是可控的。根據(jù)ICP測試結果，圖5d所 示樣品中銀的百分含量最低，為9.8%。因此，在我們制備的Ag-C復合球中，銀的質量百分 含量占銀納米粒子填充微孔碳球的10-56wt%。圖6為對照實施例1所得產(chǎn)物的TEM圖片。可以看到，只有很少的納米粒子在微孔碳球內部，許多大顆粒在微孔碳球表面形成(圖6a-b)。因此，在濃度一定(如0. 5mM)時，銀 納米粒子的數(shù)密度會隨浸漬時間的增加而增大(對比圖5乂、=處)和圖5b(tI= 12h))。 當浸漬時間超過2h時(圖2)，銀納米粒子只在微孔碳球內部生成。因此，浸漬時間對銀納 米粒子的位置具有重要的影響。研究發(fā)現(xiàn)，采用不同直徑的碳球時，小尺寸碳球更容易實現(xiàn) 銀納米粒子在球內部、甚至中心位置的填充；而對于大尺寸的碳球(直徑大于1 μ m)，當浸 漬時間較短或/和溶液濃度較低時，銀只能填充到碳球的外層，而中心部分并沒有納米粒 子。通過調節(jié)水熱時間，可以獲得不同直徑的微孔碳球。例如，如實施例9、10所示，水熱時 間增加到2. 5h和3h時，得到的微孔碳球的直徑分別為1. 0和1. 4 μ m。圖7為實施例11、12 制得的Ag-C復合球?？梢钥吹剑诜磻獥l件不變的情況下(c = 0. 5mM, tx = 4h，P = 140W 和tK = IOmin)，碳球直徑增加到1 μ m時，銀納米粒子仍分布在球內部，但僅在靠近球表面 的外層，而球中心并沒有納米粒子生成(圖7a)；碳球直徑進一步增加到1.4μπι時，大部分 銀納米粒子分布在碳球的表面(圖7b)。這表明碳球的直徑對填充具有重要的影響，尤其是 在浸漬時間較短或/和銀氨溶液濃度較低在情況下。不同反應參數(shù)所對應產(chǎn)物的特征總結 如表1所示。表 權利要求
一種銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，其特征在于，將0.2 0.3g的微孔碳球加入到20 100mL，濃度為0.2 2.5mM的銀氨溶液中，進行浸漬，在浸漬后的微孔碳球懸浮液中加入還原劑，然后微波加熱2 10min，使銀氨離子還原，從而得到銀納米粒子填充的微孔碳球，其中微波功率不小于100W。
2.如權利要求1所述的銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，其特征在于，微孔碳球 的直徑為亞微米級，孔隙直徑< 2nm。
3.如權利要求1所述的銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，其特征在于，所述還原 劑為聚乙烯吡咯烷酮，用量為0. 02-0. 08g，在浸漬后加入碳球的懸浮液中，劇烈攪拌使還原 劑完全溶解。
4.如權利要求1-3中任一項所述的銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，其特征在 于，浸漬在磁力攪拌下進行，時間不小于0. 5h。
5.如權利要求4所述的銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，其特征在于，浸漬時間 為 2-6h。
6.如權利要求1-3中任一項所述的銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，其特征在 于，微波功率為100-420W。
7.如權利要求1-3中任一項所述的銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，其特征在 于，銀氨溶液的濃度為0. 2-2. OmM。
8.權利要求1-7中任一項所述制備方法得到的銀納米粒子填充微孔碳球作為催化劑 的應用。
9.如權利要求8所述的應用，其特征在于，在硼氫化鈉還原對硝基酚的反應中，以所述 銀納米粒子填充微孔碳球作為催化劑。
10.一種銀納米粒子填充微孔碳球，其特征在于，微孔碳球直徑為亞微米級，孔隙直徑 < 2nm ；填充的銀以單分散的球形納米粒子均勻分散于微孔碳球內部，直徑在2-50nm范圍 內可控，銀的質量百分含量占銀納米粒子填充微孔碳球的10-56wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及銀納米粒子填充微孔碳球的制備方法，可實現(xiàn)納米粒子對微孔碳球內部均勻填充。本發(fā)明還提供銀納米粒子填充微孔碳球及其作為催化劑的應用。所述制備方法為將0.2-0.3g的微孔碳球加入到20-100ml，濃度為0.2-2.5mm的銀氨溶液中，進行浸漬，在浸漬后的微孔碳球懸浮液中加入還原劑，然后微波加熱2-10min，使銀氨離子還原，得到銀納米粒子填充的微孔碳球。所得銀納米粒子填充微孔碳球可作為催化劑。所述銀納米粒子填充微孔碳球，微孔碳球直徑為亞微米級，孔隙直徑＜2nm；填充的銀以單分散的球形納米粒子均勻分散于微孔碳球內部，直徑在2-50nm范圍內可控，銀占銀納米粒子填充微孔碳球的10-56wt％。
文檔編號B22F9/24GK101934376SQ20101025594
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權日2010年8月18日
發(fā)明者唐少春, 孟祥康, 鄭洲 申請人:南京大學