水热法制备氧化钯纳米颗粒

任玉华，钱良友，黄 涛，刘汉范

(中南民族大学化学与材料科学学院 催化材料科学湖北省暨国家民委-教育部重点实验室，湖北 武汉 430074)

纳米颗粒属介观相，由于它与宏观物质具有不同的能态结构和性质，因而受到学术界的普遍关注[1，2]。纳米粒子的性质与其大小、形状、组成和结构密切相关[3，4]。氧化钯(PdO)是合成钯化合物的原料，是重要铂族金属氧化物之一，主要用作催化剂、吸氢材料制备添加剂、电子工业中低阻值范围的电阻及电位器等元配件用原料、电子工业厚膜线路材料等。纳米PdO对天然气燃烧及醇的氧化反应具有较高的催化活性[5～8]。有关金属氧化物纳米颗粒制备的报道较多，但有关PdO纳米颗粒制备的报道较少，而PdO纳米颗粒的形貌控制合成则未见报道。因此，探讨PdO纳米颗粒的控制合成具有重要的理论意义和应用价值。

作者所在课题组曾采用常规加热水解法及微波加热法制备了粒径小、分布窄的高分子稳定的水溶性PdO纳米颗粒[9～11]。为研究PdO纳米颗粒的形貌控制合成，在此以聚丙烯酸(PAA)为稳定剂，采用水热法制备得到PdO纳米颗粒，并利用紫外可见(UV-Vis)吸收光谱、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对产物进行了表征。

1 实验

1.1 试剂与仪器

氯化钯、浓盐酸(37%)、氢氧化钠，中国医药集团上海化学试剂公司；PAA，天津科密欧试剂有限公司。所有试剂均为分析纯。

水热高压反应釜；Lambda Bio 35型紫外可见光谱仪；FEI Tecnai G220型透射电子显微镜；Bruker D8型X-射线衍射仪。

1.2 PdO纳米颗粒的制备

准确称取一定量的PdCl2放入锥形瓶中，快速加入2倍于PdCl2物质的量的浓盐酸(37%)，在40℃左右的水浴中充分反应，生成棕红色的胶状液体，即氯钯酸水合物(H2PdCl4·nH2O)。

取7 mL H2PdCl4的水溶液(8 mmol·L-1)与 7 mL NaOH水溶液(32 mmol·L-1)混合均匀，加入7 mL PAA的水溶液(320 mmol·L-1)，搅拌20 min，加入2 mL双氧水(30%)，转入30 mL反应釜中，100℃恒温反应10 h，室温下自然冷却，得棕黑色胶体溶液，即PdO纳米颗粒。

1.3 UV-Vis吸收光谱分析

分别测定水热条件下反应不同时间所得产物的UV-Vis吸收光谱。

1.4 PdO纳米颗粒的TEM分析

TEM测试在 FEI Tecnai G220型透射电子显微镜上进行，操作电压为200 kV。将数滴PdO纳米颗粒胶体溶液滴至镀有碳膜的铜网上，自然晾干，置于透射电镜中观察。在放大的电镜照片上随机对200个粒子进行测量，计算得到PdO纳米颗粒的平均粒径及其分布。

1.5 PdO纳米颗粒的XRD分析

XRD测试在Bruker D8型X-射线衍射仪上进行。测试条件为：Cu靶κα射线，电流50 mA，电压40 kV。样品的制备：在PdO纳米颗粒胶体溶液中加入5 BV丙酮，静置得粘稠的黑色沉淀，离心；用乙醇清洗，再离心；如此反复3次，最后在玻片上涂膜，红外干燥。

2 结果与讨论

2.1 UV-Vis吸收光谱分析

图1为反应体系在不同反应时间的UV-Vis吸收光谱。

图1 反应体系在不同反应时间的UV-Vis吸收光谱

2.2 PdO纳米颗粒的TEM分析

H2PdCl4与NaOH摩尔比，a～d：1∶0.5、1∶2、1∶4、1∶8

在H2PdCl4与NaOH摩尔比为1∶4、反应温度为100℃、反应时间为10 h的条件下，考察稳定剂PAA的用量对PdO纳米颗粒的影响，结果如图3所示。

H2PdCl4与PAA摩尔比，a～c：1∶25、1∶40、1∶60

由图3可以看出，当PAA用量较少时，PdO纳米颗粒之间有团聚现象(图3a)；当PAA用量较多时，由于PAA分子包覆在PdO纳米颗粒的表面，抑制了晶体的生长，PdO纳米颗粒较小，分布较宽，对于形貌结构特征颗粒的形成不利(图3c)；当H2PdCl4与PAA的摩尔比为1∶40时(图3b)，具有形成一定形貌结构特征的趋势。

2.3 PdO纳米颗粒的XRD分析(图4)

图4 PdO纳米颗粒的XRD图谱

由图4可以看出，PdO纳米颗粒的特征峰衍射角2θ分别位于31.92°、45.64°、66.42°，分别对应于PdO的(200)、(220)和(400)晶面，与PdO的标准衍射图谱(JCPDS卡片号01-075-0584)一致，说明PdO纳米颗粒的晶形为面心立方(fcc)，且(200)晶面的峰尖锐，进而说明得到的PdO晶体纯度较高。

3 结论

以氯钯酸为前驱体、PAA为稳定剂，采用水热法，在H2PdCl4∶NaOH∶PAA(摩尔比)为1∶4∶40、反应温度为100℃、反应时间为10 h的条件下，制备得到分散性好、有一定形貌结构特征的PdO纳米颗粒。该反应条件温和，得到的PdO纳米晶体纯度较高。

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