双金属纳米材料与催化

Co-Cu双金属MOF纳米片的合成及电催化析氧反应研究龚盛鹏;刘杨;秦勇【期刊名称】《化工新型材料》【年(卷),期】2024(52)1【摘要】析氧反应(OER)是电解水制氢的阳极反应,其反应速度仅为阴极析氢反应(HER)速度的十分之一。

为了加快反应速度,通常需要使用RuO_(2)等贵金属催化剂,但贵金属的稀缺性及较低的催化活性限制了其发展。

金属有机框架(MOFs)材料是一类非常具有发展前景的OER电催化剂,然而目前MOFs在电催化OER中的应用也面临诸多问题,例如制备过程复杂、配体价格昂贵、催化活性低等。

在此,提出了一种简易的表面活性剂辅助法制备Co-Cu双金属MOF纳米片的方法,在室温下搅拌对苯二甲酸和硝酸铜、硝酸钴,十二烷基硫酸钠的混合溶液,即可得到尺寸约为100~200nm的Co-Cu MOF纳米片。

通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对材料结构进行了表征。

电催化OER性能测试表明,Co-Cu MOF(n_(Co)∶n_(Cu)=2∶1)在碱性条件下对OER反应具有优异的OER活性,达到电流密度10mA/cm^(2)时的过电位(η_(10))仅为320mV,明显优于单一的Co MOF(430mV)和Cu MOF(几乎没有活性)。

理论研究表明,Cu^(2+)的加入能提高Co MOF中Co的氧化态,进而提高其OER活性。

该法操作简单、原料价格便宜,适合大规模生产,具有较好的应用前景。

【总页数】6页(P247-252)【作者】龚盛鹏;刘杨;秦勇【作者单位】常州大学石油化工学院;常州大学生物医药工程学院【正文语种】中文【中图分类】O646【相关文献】1.超薄双金属氢氧化物纳米片的干法剥离用作氧析出反应电催化剂2.混合相钼酸钴纳米片电催化剂用于高效析氧反应3.高效析氧反应双金属催化剂FeCo-MOF的制备及性能研究4.二维NiFe-LDH/Mo(OS)_(x)纳米片协同促进电催化析氧反应5.泡沫镍原位负载双金属AlCo层状双氢氧化物纳米催化剂高效电催化析氧反应因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

双金属催化剂的制备方法
2016-05-02 13:07来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
双金属催化剂的制备方法
常见的双金属纳米颗粒的制备方法有：共还原法、连续还原法、微乳液法、电沉积法以及微波加热法等。

共还原法主要用于制备合金结构双金属纳米颗粒，一般情况下采用该方法难以制备出具有核壳结构的纳米颗粒。

连续还原法，也被称为种子生长法，通常用于制备具有核壳结构的纳米颗粒，该方法需要先合成一种金属纳米颗粒为晶种，而后再将另外一种金属离子还原并覆盖于该“晶种”表面进而制得核壳结构的纳米颗粒。

由于该方法需要对反应过程精确控制以避免第二种被还原的金属原子单独成核，因此较难合成具有单一结构的双金属纳米颗粒，所制备的纳米颗粒既有核壳结构又有合金结构。

微乳液法的优点是整个化学还原反应在微乳液滴中进行，可以通过控制微乳液滴的大小来控制纳米颗粒的粒径，但该法一般也只能合成具有合金结构的双金属纳米颗粒，而且其实验制备过程比较复杂。

微波加热法是通过电磁场与分子之间的相互作用来加热，由于微波的穿透能力强、加热均匀，将微波应用于金属纳米颗粒的合成具有简便、快速、纳米颗粒易于成核等优点。

但是微波会破坏保护剂的分子结构，因而采用该方法制备的纳米颗粒的粒径一般比较大，其反应机理仍尚待深入研究。

电沉积法制备的纳米颗粒粒径均匀，具有较好的分散性和化学稳定性，但其制备成本较高，制备条件也比较苛刻。

共还原法、微乳液法、微波加热法及电沉积法都无法对双金属纳米颗粒的结构进行有效的控制。

Au和双金属Au-Ru纳米多孔电极材料的制备与电
催化活性研究中期报告
本报告主要介绍了Au和双金属Au-Ru纳米多孔电极材料的制备方法和电催化活性研究进展。

制备方法：
1. Au纳米多孔电极的制备：采用模板法制备，首先在玻璃基底上沉积一层金属薄膜，然后在薄膜上电沉积聚苯乙烯（PS）颗粒，再用氧化镁溶液腐蚀掉颗粒，得到Au纳米多孔电极。

2. 双金属Au-Ru纳米多孔电极的制备：采用同样的模板法制备，先制备Au纳米多孔电极，然后在其上电沉积Ru。

电催化活性研究：
1. Au纳米多孔电极的氧化还原反应活性研究：使用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了Au纳米多孔电极对氧化还原反应的催化活性，结果表明其具有优异的电催化性能。

2. 双金属Au-Ru纳米多孔电极的氧化还原反应活性研究：使用同样的方法研究了双金属Au-Ru纳米多孔电极的催化性能，结果表明其对氧化还原反应的催化活性比单一Au纳米多孔电极更高。

结论：
通过模板法制备的纳米多孔电极具有优异的电催化性能，双金属Au-Ru纳米多孔电极的催化性能比单一Au纳米多孔电极更高。

这些结果为制备高效的电催化材料提供了重要的参考。

《碳纳米管基双金属单原子催化剂的可控合成及电催化性能研究》篇一一、引言随着对新型能源材料研究的深入，碳纳米管基双金属单原子催化剂（Carbon Nanotube-based Bimetallic Single-Atom Catalysts，简称CNBSCAs）以其高效的催化活性和优越的稳定性成为能源科学研究的热点。

此类催化剂对于改善各种电化学过程的性能、促进环境友好的化学反应和增强相关产业的效率具有重要的科学价值和实际应用意义。

本论文着重于对CNBSCAs的合成过程进行精确控制，并对其电催化性能进行深入研究。

二、碳纳米管基双金属单原子催化剂的合成（一）合成方法本实验采用化学气相沉积法和后处理方法结合的方式，实现碳纳米管基双金属单原子催化剂的可控合成。

该方法能够在一定程度上实现对单原子分散状态、粒子尺寸及组成成分的有效控制。

（二）合成过程首先，通过化学气相沉积法在载体上制备碳纳米管。

随后，通过浸渍法或共沉淀法将双金属前驱体负载于碳纳米管上，再经过高温处理和后处理过程，使金属前驱体在碳纳米管上形成单原子状态。

（三）可控性分析通过对合成过程中的温度、时间、气氛等参数进行精确控制，可以有效调控单原子的分散度、粒径大小以及双金属的比例。

通过这种精确控制，可获得具有特定结构和性能的CNBSCAs。

三、电催化性能研究（一）电催化反应原理CNBSCAs的电催化性能主要表现在对氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）等重要电化学反应的催化作用上。

通过电化学反应的原理分析，可以明确催化剂的活性位点及反应机理。

（二）性能测试通过循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试手段，评估CNBSCAs的电催化性能。

包括对催化剂的活性、稳定性及选择性的测试。

（三）性能分析实验结果表明，CNBSCAs在ORR和HER等反应中表现出优异的催化活性，且具有良好的稳定性。

这得益于其独特的结构以及双金属之间的协同效应。

同时，我们还发现通过精确控制合成过程，可以有效优化催化剂的电化学性能。

铁锰双金属抗氧化酶样纳米酶
铁锰双金属抗氧化酶样纳米酶是一种新型的纳米材料，具有抗氧化和酶样催化活性。

由于其独特的结构和性质，这种纳米酶在生物医学、环境保护和催化等领域具有广泛的应用前景。

一、结构与性质
铁锰双金属抗氧化酶样纳米酶是由铁和锰元素组成的合金纳米颗粒。

这种纳米颗粒具有接近球形的外形，直径通常在10-50纳米之间。

其表面有一层活性基团，可以与氧气、过氧化氢等分子发生反应，从而发挥抗氧化作用。

此外，这种纳米酶还具有类似酶的催化活性，可以催化氧化还原反应，具有较好的催化效果。

二、应用领域
1.生物医学领域：铁锰双金属抗氧化酶样纳米酶可以用于治疗氧化应激相关疾病，如癌症、神经退行性疾病等。

通过调节细胞内氧化还原平衡，这种纳米酶可以抑制肿瘤生长和扩散，减轻神经退行性疾病的症状。

此外，这种纳米酶还可以作为药物载体和荧光探针，用于药物输送和生物成像。

2.环境保护领域：铁锰双金属抗氧化酶样纳米酶可以用于处理环境污染，如水体中的重金属离子和有机污染物等。

通过催化氧化还原反应，这种纳米酶可以将有毒物质转化为无毒或低毒物质，降低环境污染。

3.催化领域：铁锰双金属抗氧化酶样纳米酶可以作为催化剂用于合成有机化合物和无机材料。

由于其具有类似酶的催化活性和高比表
面积，这种纳米酶可以显著提高反应效率和产物纯度，具有重要的工业应用价值。

总之，铁锰双金属抗氧化酶样纳米酶是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。

随着对其结构和性质的不断深入研究，相信这种纳米酶在未来的应用领域将更加广泛。

双金属纳米粒子的表面晶格构建及其催化性能Jianbo Wu, Panpan Li, Yung-Tin (Frank) Pan, Steven Warren, Xi Yin and Hong Yang当纳米粒子变小（约<5纳米）时，表面应力变得显著并产生应变，从而导致表面结构发生变化。

从这个角度来说，可以通过控制性的改变纳米颗粒的表面晶格来产生应变，或者由原子位置偏离正常晶格点带来其他结构变化。

这些变化影响了纳米粒子的电子和催化性能。

最近，一些研究小组报道了双金属纳米粒子的电催化性能的变化。

在本篇综述中，我们讨论了双金属纳米结构的晶格应变和其它扭曲结构，以及催化性能相关的原理。

1.引言在表面或界面处的晶格应变可能会影响纳米材料的很多性能。

1-4纳米粒子的光学、电子和力学性能都会随着不同程度的晶格畸变而改变。

5-9压缩或拉伸应力会改变各种结构参数，包括固有键长，进而改变该成键电子的能级。

在纳米结构的表面上或界面的晶格应力也影响表面或界面自由能和其他相关性能。

7-9催化设计的目的是使得合成控制得到的产物具有最佳的活性和选择性。

10-11由两种金属（双金属）组成的催化剂在纳米结构的设计中具有较大反应协调性和更多的灵活性。

12-15经过多年的双金属催化剂的研究，使得生长出多功能纳米结构成为可能。

16如果两个金属层的晶格错位很大，就会造成应力的重叠层发生收缩或拉伸。

实验已经显示，与正常的金属结构相比，这种应力的重叠层具有显著不同的化学性能。

17-19通过改进方法来控制纳米结构的应力，就可以利用双金属催化剂的丰富信息来调整表面的持续活性。

然而，表面的应力不仅可以通过在一种金属上生长出另一种金属来引进，还可以在相关的金属中发生局部形变或相变来引进。

10这种畸变在改善纳米结构的化学吸附作用上已有显示。

当应力诱导在表面和吸附的原子或分子之间的成键结构发生变化时，它就可能改变纳米结构的催化性能。

在本文中，我们回顾了单金属和双金属纳米粒子的基础知识和近年来对其中应力的形成、分析以及表征的发展。

双金属催化剂有机催化综述文章
2016-06-03 13:43来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
双金属纳米催化剂应用领域
双金属纳米材料作为工业上少见的一类催化剂材料，在合成过程中可通过对其组成、结构晶粒大小尺寸的调控，实现其催化性能的合理调控，因此，近年来备受催化材料化学领域科技工作者的广泛关注. 随着纳米材料调控合成方面的技术进步，具有均一小尺寸可控结构的纳米材料对于制备高效催化剂材料和研究催化反应机理具有重要的意义。

结合纳米技术探索开发设计新型的双金属纳米催化剂材料颇具挑战性.
清华大学化学系李亚栋纳米催化介于均相催化与多相催化之间, 也称为”半多相催化”, 目前正受到人们越来越多的关注. 最近几年, 应用双金属纳米材料进行催化研究取得了很大进展, 使用这些催化材料可以增加反应活性和选择性, 而且能很好地得以回收。

本文综述了双金属纳米材料催化的各种有机反应, 如选择性氧化/氢化、偶联和其它反应(脱卤、酰胺化、还原氨化、芳基硼酸与烯酮的1,4-不对称加成和氢解). 将双金属纳米材料用于催化合成更加复杂的有机分子值得期待.
在双金属纳米有机催化领域, 基础理论和实际应用尚有较大的发展空间. 未来该领域的发展需要开展多学科的合作, 包括合理设计和可控制备相关的双金属纳米材料、深入理解催化机理及发展计算催化。

专利名称：一种纳米双金属催化剂及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：朱宗渊,刘岩冰,唐杰
申请号：CN202011007816.9
申请日：20200923
公开号：CN112023932A
公开日：
20201204
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种纳米双金属催化剂及其制备方法与应用，该纳米双金属催化剂包括CaO 和CuO，所述CaO和CuO前体的质量比为1:1～5:1，并提供纳米双金属催化剂的制备方法与在转酯化反应制备生物柴油中的应用。

本发明使用CuO有效协同CaO促进转酯化反应；对不同掺杂比的CaO/CuO催化剂进行大豆油的转酯化反应，在醇油比为13:1，催化剂用量为5％(基于油重)，反应温度为72℃，反应时间为90min条件下，CaO和CuO前体中Ca和Cu质量比为4：1时，生物柴油质量产率最高，为79％。

申请人：江苏科技大学
地址：212008 江苏省镇江市京口区梦溪路2号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：柏尚春
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