钯纳米结构的TEM图
贵金属纳米微粒具有新奇的物理、化学特性,在化学化工、纳米材料、生物医学等领域占有重要地位, 其合成、表征和应用备受人们青睐. 其中钯是低温还原污染气体和有机反应的优良催化剂, 可以催化许多反应如Suziki, Heck, Stille偶联反应.
金属纳米粒子的催化活性和选择性在很大程度上与粒子的尺寸和形貌有关. 近年来, 控制合成一定尺寸和形貌的钯纳米结构引起了研究者极大的兴趣, 金属钯纳米颗粒可以用多种方法合成, 如Xia及其合作者采用醇还原法, 在PVP存在条件下成功地制备出了多种纳米结构的Pd纳米粒子,包括立方体、二十面体、棒状等钯纳米粒子; Zheng及其合作者通过利用特殊小分子(如I-、HCHO、CO等)的选择性成功制备了钯纳米片、凹四面体、花冠状等.
利用自组装技术来制备纳米材料近几年有了很大的发展, 由于规则的自组装体系较单个的纳米粒子或分散的大量的纳米体系在电荷的聚集, 光学性能和磁性能等方面显示出明显的优势, 同时克服了纳米材料回收困难的缺点, 因此研究制备自组装的纳米体系引起了越来越大的关注.
目前用来制备纳米自组装材料的方法有很多, 比较常用的有以下几种:慢蒸发溶剂法和旋涂法、化学吸附法、接枝成膜法、分子沉积法等. Fan等利用两性大分子(聚苯乙烯(PS)-PVP)和结构诱导剂(SDAS)的氢键和芳香π-π的自组装作用来合成尺寸<50 nm的可控形貌的聚合物纳米颗粒. Naka和Zheng等均制备了球状自组装钯纳米结构, Kochkar和Tong等均成功制备得到了海胆状的自组装钯纳米粒子; Cheng等研究了醋酸钯溶液中微电极上钯纳米线的自组装过程.
近年来, 微波介电加热技术具有快速、便捷、均匀和能效高等特点, 已被广泛应用于化学制备和材料合成. 将微波辐射法应用到纳米金属胶体的制备中, 可快速得到粒径小、分布窄的纳米颗粒.
中南民族大学杨汉民等人以氯钯酸为前驱体, 苯甲醇为还原剂和溶剂, 十六烷基吡咯烷酮(PVP)为稳定剂, 在微波辐射下制备了分散均匀、形貌均一的树枝状钯纳米结构. 产物用透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS)进行了表征, 表明所制备的Pd纳米颗粒呈树枝状, 形貌单一, 分散均匀, 是由许多近似圆形的小颗粒自组装而成的二级结构. 对树枝状钯催化硝基苯加氢反应进行探究, 表明树枝状钯的催化活性比市售的钯碳催化剂的催化活性高.