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铂纳米颗粒具有独特的物理和化学特性,广泛应用于汽车、化工、石油等领域。随着汽车工业的发展和各国对环保要求越来越严格,作为汽车燃料电池催化剂的铂纳米颗粒的地位更显重要。铂纳米颗粒的催化性能与其形貌和分散性等有着密切关系。常规方法制备的铂纳米颗粒一般为粒径分布较宽的不规则球形,大小难以控制。本论文采用不同的模板(包括一种化学模板和两种生物大分子模板)合成铂纳米颗粒,并借助TEM、UV-vis、EDX等测试技术,对其形状、粒径、分散性和化学组成进行了较为系统的研究,取得了比较理想的结果。
1.引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助铂粒子的合成。考察了K2PtCl6与PVP不同摩尔浓度比对铂纳米颗粒尺寸的影响。发现PVP与K2PtCl6的浓度比越高,生成的Pt颗粒的粒径尺寸分布越窄。在PVP与K2PtCl6的摩尔浓度比为5:1时,生成的Pt颗粒基本为球形且粒径分布最窄,平均粒径为16.48 nm,结果与文献报道相符。
2.在合成铂颗粒的反应体系中加入豇豆花叶病毒(CPMV),研究发现生成的铂颗粒的形貌和分散性与溶液pH以及溶液中K2PtCl6的浓度相关。在pH5.0,K2PtCl6浓度为0.2 mM时,得到分散性较好、形状较为均一、平均粒径为25.0 nm的铂纳米颗粒。首次证实了在适当条件下CPMV衣壳蛋白能稳定生成铂纳米颗粒,并使其呈现较为均一的形状与粒径。
3.在马脾脱铁核铁蛋白(HSAF)的内部合成了铂纳米颗粒。首先通过HSAF与K2PtCl6的孵育实验,考察该蛋白对K2PtCl6的吸收能力。然后加入还原剂,在HSAF内部合成铂纳米颗粒,并考察了加入的K2PtCl6与HSAF的摩尔浓度比与产物形状和粒径的关系。在K2PtCl6与HSAF的摩尔浓度比为500:1时,得到了形状与粒径都非常均一的铂纳米颗粒,平均粒径为4.70 nm,实现了可控合成铂纳米颗粒的预期目标。本研究首次实现了在HSAF内部合成铂纳米颗粒,与化学模板法等方法相比较,本方法可在常温、常压的条件下完成,所需设备简单,且对环境友好,具有在生产中推广的潜力。