本發明專利技術涉及納米材料制備技術領域，具體公開一種Pd?Ru孿生納米鏈及其制備方法。本發明專利技術首先使用水熱法制備Pd納米線，然后通過金屬氧化還原效應使Ru在Pd納米線模板外延島狀生長，最后獲得高活性、高穩定性的Pd?Ru孿生納米鏈。本發明專利技術提供的雙鏈狀Pd?Ru納米材料，具有獨特的一維雙生堆疊結構，顯著提高了催化劑的穩定性，且其獨特的堆疊結構表面可以暴露Pd元素，并通過Pd、Ru、以及PdRu固溶體多種活性組分的協同作用，大幅度提高了催化劑的反應活性，使其在多個催化領域均具有廣闊的應用前景，為實現更低成本、更高催化活性的催化劑的構建提供了新的思路，具有較高的推廣應用價值。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米材料制備，尤其涉及一種pd-ru孿生納米鏈及其制備方法。
技術介紹
1、pt族貴金屬(pt、pd、ru、rh、ir)具有空d軌道，能夠與許多帶電物種發生吸附作用，形成吸附強度適中的活性物種，促進反應高效進行，且pt族貴金屬具有較好的活性、穩定性和選擇性，因此，在催化及工業生產領域中得到了廣泛的應用。由于催化反應主要依靠催化劑的表面吸附，因此，提高催化劑的表面活性位點可提高催化劑的利用率。近年來，科研人員在提高催化劑活性比表面積方面進行了大量的研究。研究發現，材料尺寸越小，活性比表面積越大，可以暴露的活性位點越多，如超小的零維納米粒子、一維納米線、二維納米片等。
2、相對于昂貴的pt金屬，ru具有更明顯的價格優勢及多樣的催化能力，近年來對ru催化劑的研究逐漸增多。到目前為止，研究者們已經報道了很多制備ru基納米催化劑的方法，如共還原法、模板法、溶劑熱法等。研究表明，通過精確控制ru基納米催化劑的形貌，可以顯著提升其在各種催化反應中的性能。但是，目前具備特殊形貌的ru催化劑的結構穩定性相對較差，在催化過程中易發生ostwald熟化，進而造成催化劑表面暴露活性位點數量減少以及活性衰退。因此，有必要提供一種催化活性高、且性能穩定的ru基催化劑的合成方法。
技術實現思路
1、針對現有ru基催化劑存在的結構穩定性差，以及容易活性衰退的問題，本專利技術提供一種pd-ru孿生納米鏈及其制備方法。
2、為解決上述技術問題，本專利技術實施例提供的技術方案是：</p>3、第一方面，本專利技術提供一種pd-ru孿生納米鏈的制備方法，包括如下步驟：
4、步驟a，制備pd納米線；
5、步驟b，將所述pd納米線分散于還原性溶劑中，得pd納米線分散液；將碘化鈉和聚乙烯吡咯烷酮加入所述pd納米線分散液中，混合均勻，升溫至180℃-200℃，緩慢滴入釕鹽溶液，滴加結束后保溫反應2h-3h，洗滌，干燥，得pd-ru孿生納米鏈。
6、相對于現有技術，本專利技術利用金屬氧化還原效應，使ru3+在與其接觸的pd納米線表面發生3pd+2ru3+→3pd2++2ru置換反應，ru置換出pd納米線模板內部的pd原子，同時，通過控制反應溫度、時間，以及加入碘化鈉和聚乙烯吡咯烷酮作為形貌控制劑，使得ru在pd納米線模板外延島狀生長，pd納米線內部則形成pd空位形成的空腔，隨著置換反應的進行，內部空腔體積逐漸增加，ru逐漸在pd納米線模板外延生長，最終形成雙鏈狀納米結構；另一方面，被氧化溶解到溶液的pd離子在特定的反應條件下，可同時與ru進一步在材料表面被還原，形成pdru固溶體相；并且，通過控制反應溫度、時間、釕鹽的加入速率以及加入形貌控制劑，實現了ru部分取代pd，也即pd未被ru完全覆蓋，因此，不同于常規的核殼結構，本專利技術可暴露部分pd活性位點，通過pd、ru以及pdru固溶體相的協同作用可顯著提高材料的催化活性。
7、本專利技術制備的雙鏈結構保留了pd活性位點，且表面還有pdru固溶體，表面活性位點更加豐富，且ru在pd納米線表面外延島狀生長為納米顆粒，納米顆粒間相互連接的拮抗力也能夠抑制納米顆粒發生ostwald熟化，維持其表面結構，從而使得催化劑的穩定性顯著提高，在催化領域具有廣闊的應用前景。
8、優選的，步驟a具體包括如下步驟：
9、將pd鹽溶于水中，得pd鹽溶液；將聚乙烯吡咯烷酮和碘化鈉加入所述pd鹽水溶液中，混合均勻，于200℃-250℃水熱反應2h-3h，降溫，洗滌，干燥，得pd納米線。
10、示例性的，步驟a中，所述pd鹽溶液為氯化鈀水溶液。
11、進一步地，步驟a中，所述pd鹽與水的質量體積比為(15-20)mg:(15-25)ml。
12、進一步地，步驟a中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為1000-1300000。
13、進一步地，步驟a中，所述碘化鈉與pd鹽的質量比為200-350:15-20。
14、進一步地，步驟a中，所述聚乙烯吡咯烷酮與pd鹽的質量比為800-1200:15-20。
15、示例性的，步驟a中，以體積比為1:0.5-1:2的無水乙醇和丙酮的混合溶液在7000r/min-9500r/min的轉速下離心洗滌3-4次。
16、以聚乙烯吡咯烷酮為還原劑，以碘化鈉為封端劑，在特定的反應條件下，可制備得到形貌均勻的pd納米線。
17、具體的，步驟b具體步驟為：將pd納米線分散于還原性溶劑中，得pd納米線分散液；將碘化鈉和聚乙烯吡咯烷酮加至pd納米線分散液中，將其升溫至180℃-200℃，攪拌30min-60min，緩慢滴入釕鹽溶液，滴加結束后保溫反應2h-3h，冷卻，離心洗滌，干燥，得pd-ru孿生納米鏈。
18、進一步地，步驟b中，所述還原性溶劑為乙二醇。
19、乙二醇可促進ru3+與pd的氧化還原反應的進行，且有利于調控ru在pd納米線表面的生長，有利于形成孿生納米鏈結構。
20、進一步地，步驟b中，步驟b中，所述釕鹽溶液為釕鹽的乙二醇溶液，其中，釕鹽的濃度為0.04mol/l-0.06mol/l。
21、示例性的，所述釕鹽為氯化釕。
22、進一步地，步驟b中，所述pd納米線分散液的濃度為0.075mg/ml-0.15mg/ml。
23、進一步地，步驟b中，所述碘化鈉與pd納米線的質量比為150-200:1.5。
24、進一步地，步驟b中，所述聚乙烯吡咯烷酮與pd納米線的質量比為100-180:1.5。
25、進一步地，步驟b中，所述釕鹽溶液中釕鹽與pd納米線的質量比為0.05:1.5-0.1:1.5。
26、進一步地，步驟b中，所述緩慢滴加的速率為0.1ml/min-0.5ml/min。
27、通過控制上述反應條件，可以有效控制反應體系中ru3+與pd的氧化還原反應的速率，使ru在pd納米線方向多次縱向成核并橫向生長，獲得均勻形貌的pd-ru孿生納米鏈結構，從而有利于提高材料的催化活性和穩定性。
28、示例性的，步驟b中，反應結束后，降至室溫，將反應產物用環己烷和無水乙醇于3000r/min-4000r/min離心洗滌3-5次，并于70℃-90℃真空干燥10h-14h，得pd-ru孿生納米鏈結構粉末。
29、第二方面，本專利技術還提供了一種pd-ru孿生納米鏈，由上述任一項所述的pd-ru孿生納米鏈的制備方法制備得到。
30、本專利技術提供的雙鏈狀pd-ru納米材料，具有獨特的一維雙生堆疊結構，顯著提高了催化劑的穩定性，且其獨特的堆疊結構表面可以暴露pd元素，并通過pd、ru、以及pdru固溶體多種活性組分的協同作用，大幅度提高了催化劑的反應活性，使其在多個催化領域均具有廣闊的應用前景，為實現更低成本、更高催化活性的催化劑的構建提供了新的思路，具有較高的推廣應用價值。
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【技術保護點】
1.一種Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟a具體包括如下步驟：
3.如權利要求2所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述Pd鹽與水的質量體積比為(15-20)mg:(15-25)mL；和/或
4.如權利要求1所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述還原性溶劑為乙二醇；和/或
5.如權利要求1所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述Pd納米線分散液的濃度為0.075mg/mL-0.15mg/mL。
6.如權利要求1所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述碘化鈉與Pd納米線的質量比為150-200:1.5。
7.如權利要求1所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述聚乙烯吡咯烷酮與Pd納米線的質量比為100-180:1.5。
8.如權利要求1所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述釕鹽溶液中釕鹽與Pd納米線的質量比為0.05:1.5-0.1:1.5。
9.如權利要求1所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述緩慢滴加的速率為0.1mL/min-0.5mL/min。
10.一種Pd-Ru孿生納米鏈，其特征在于，由權利要求1-9任一項所述的Pd-Ru孿生納米鏈的制備方法制備得到。
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【技術特征摘要】
1.一種pd-ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的pd-ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟a具體包括如下步驟：
3.如權利要求2所述的pd-ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述pd鹽與水的質量體積比為(15-20)mg:(15-25)ml；和/或
4.如權利要求1所述的pd-ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述還原性溶劑為乙二醇；和/或
5.如權利要求1所述的pd-ru孿生納米鏈的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述pd納米線分散液的濃度為0.075mg/ml-0.15mg/ml。
6.如權利要求1所述的pd-ru孿生納米鏈的制備方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王亞濤，于丹，高發明，劉倩，張倩，馬小豐，李洪娟，郭學華，劉樹俊，徐肇中，侯莉，
申請(專利權)人：開灤能源化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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