一种亚2nm的钌（Ru）纳米线网络及其制备方法

摘要

本发明公开了一种亚2nm的钌(Ru)纳米线网络及其合成方法,其特征在于：(1)将表面活性剂和还原剂一起加入水中，室温下搅拌3～5分钟，表面活性剂与还原剂的质量比为1:2～2:1；所加水量需要将表面活性剂和还原剂完全溶解即可；(2)向步骤(1)所得混合溶液中加入金属钌盐前驱体溶液，所加水与钌前驱体溶液的比值为5:1～10:1；钌金属前驱体的浓度为0.05～0.5mol/L；室温下搅拌1～3分钟；(3)将步骤(2)所得混合溶液转移至高压反应釜中反应12～30小时，温度控制在150～200℃；(4)将步骤(3)所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得一种亚2nm的Ru纳米线网络。

说明书

本发明涉及一种直径小于2nm的钌(Ru)纳米线网络及其合成方法。

背景技术

作为Pt族金属中的重要元素，Ru在醇类氧化、固氮作用、生物质燃料和液态燃料电池等方面都有不可取代的作用。结构和性能的内在联系决定金属纳米晶体的大小和形貌控制十分重要。与其它Pt族金属，如Pd、Pt、Rh等相比，Ru纳米晶体的形貌控制技术还不太成熟，已见报道的只有在有机介质中合成球状Ru纳米颗粒的合成方法。

近几年，一维纳米线由于其独特的结构和性能引起了科学界的广泛关注。而溶液体系合成的纳米线直径往往相对较大(＞5nm)，直到最近几年亚2nm的纳米线才在油胺相中合成出来。因此合成只有几个原子粗细甚至接近一个晶格单位的钌(Ru)纳米线具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种直径小于2nm的钌(Ru)纳米线网络及其合成方法。

本发明的技术方案是：一种亚2nm的钌(Ru)纳米线网络的制备方法，包含以下步骤：

(1)将表面活性剂和还原剂一起加入水中，室温下搅拌3～5分钟，表面活性剂与还原剂的质量比为1:2～2:1；所加水量需要将表面活性剂和还原剂完全溶解即可；

(2)向步骤(1)所得混合溶液中加入金属钌盐前驱体溶液，所加水与钌前驱体溶液的比值为5:1～10:1；钌金属前驱体的浓度为0.05～0.5mol/L；室温下搅拌1～3分钟；

(3)将步骤(2)所得混合溶液转移至高压反应釜中反应12～30小时，温度控制在150～200℃；

(4)将步骤(3)所得产物冷却后进行洗涤，离心分离后即得一种亚2nm的钌(Ru)纳米线网络。

步骤(1)中所述的水溶液为超纯水，搅拌时间为5分钟，表面活性剂与还原剂质量比为1:1。

步骤(1)中表面活性剂为SDS和KF的混合物；还原剂为PVP(MW＝40000)。

步骤(2)中所述的金属钌盐前驱体溶液为三氯化钌。

步骤(2)中所述室温下搅拌1分钟。

步骤(3)中所述在高压反应釜中反应温度控制在180℃，反应时间为20小时。

本发明的有益效果：本发明获得了一种亚2nm的一元钌(Ru)纳米线网络，平均直径在1.5±0.2nm，很好的控制了产物形貌，形貌统一，结构新颖，同时产量较高。

附图说明

图1为亚2nm的钌(Ru)纳米线网络用透射电子显微镜观察结果图；

图2为亚2nm的钌(Ru)纳米线网络用高分辨率透射电子显微镜观察结果图；

图3为亚2nm的钌(Ru)纳米线网络的X射线衍射图。

具体实施方式

实施例1

(1)将表面活性剂与还原剂按质量比为1:1加入水溶液中，搅拌5分钟；

(2)向步骤(1)所得混合溶液(7ml)中加入浓度为0.1mol/L的三氯化钌溶液，室温搅拌1分钟；混合后的溶液颜色为深红色；

(3)将步骤(2)所得混合溶液转移至高压反应釜中反应15小时，温度控制在180℃；

(4)将步骤(3)所得产物冷却、离心分离并用去离子水进行三次洗涤后分散保存于乙醇溶液中。产物为虫状纳米线和少数小颗粒的混合物，并且纳米线开始出现分支。

实施例2

(1)将表面活性剂与还原剂按质量比为1:2加入水溶液中，搅拌3分钟；

(2)向步骤(1)所得混合溶液(7ml)中加入浓度为0.1mol/L的三氯化钌溶液，室温搅拌2分钟；混合后的溶液颜色为深红色；

(3)将步骤(2)所得混合溶液转移至高压反应釜中反应18小时，温度控制在180℃；

(4)将步骤(3)所得产物冷却、离心分离并用去离子水进行三次洗涤后分散保存于乙醇溶液中。产物为较长且分支较多的纳米线和部分纳米线网络。

实施例3

(1)将表面活性剂与还原剂按质量比为2:1加入水溶液中，搅拌4分钟；

(2)向步骤(1)所得混合溶液(7ml)中加入浓度为0.1mol/L的三氯化钌溶液，室温搅拌3分钟；混合后的溶液颜色为深红色；

(3)将步骤(2)所得混合溶液转移至高压反应釜中反应24小时，温度控制在180℃；

(4)将步骤(3)所得产物冷却、离心分离并用去离子水进行三次洗涤后分散保存于乙醇溶液中。产物为更长且分支更多的纳米线构成的纳米线网络。

图1.是亚2nm的钌(Ru)纳米线用透射电子显微镜观察结果图。可以看出产物为互相连接的极细纳米线构成的网络。

图2.是亚2nm的钌(Ru)纳米线用高分辨率透射电子显微镜观察结果图。可以看出产物纳米线的平均直径在1.5±0.2nm。

图3.是亚2nm的钌(Ru)纳米线的X射线衍射图，可以看出只有一个位于42.4°的加宽的特征峰，与产物为小直径Ru纳米线网络相符。