[go: up one dir, main page]

RU2344021C2 - Method for obtaining platinum metal nanoparticles - Google Patents

Method for obtaining platinum metal nanoparticles Download PDF

Info

Publication number
RU2344021C2
RU2344021C2 RU2007104474/02A RU2007104474A RU2344021C2 RU 2344021 C2 RU2344021 C2 RU 2344021C2 RU 2007104474/02 A RU2007104474/02 A RU 2007104474/02A RU 2007104474 A RU2007104474 A RU 2007104474A RU 2344021 C2 RU2344021 C2 RU 2344021C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanoparticles
platinum
platinum metal
dissolution
alloy
Prior art date
Application number
RU2007104474/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007104474A (en
Inventor
Владимир Федорович Борбат (RU)
Владимир Федорович Борбат
Ольга Николаевна Семенова (RU)
Ольга Николаевна Семенова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
Priority to RU2007104474/02A priority Critical patent/RU2344021C2/en
Publication of RU2007104474A publication Critical patent/RU2007104474A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2344021C2 publication Critical patent/RU2344021C2/en

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: nanotechnologies.
SUBSTANCE: invention relates to methods for obtaining platinum metal nanoparticles. The method includes electrochemical dissolution of non-ferrous and platinum metals alloy at controllable value of anode potential from +0.1 to +1.2 V with production of nanoparticles of 1-15 nanometers. At dissolution of nickel-platinum metal alloy with platinum metal content of up to 5 wt % in sulphate-chloride dissolvent, anode potential is set to a value of +0.3 V to produce nanoparticles of the size of 10-15 nanometers and to a value of up to +0.8 V to produce noparticles of the size of 1-7 nanometers. At dissolution of nickel-platinum-palladium-rhodium alloy with platinum content of 2%, palladium of 1.5% and rhodium of 1.5 % from mass of alloy, anode potential is set to a value of +0.8 V to +1.2 V to produce nanoparticles of the size of 1-5 nanometers. At dissolution of copper-platinum metal alloy in sulfuric acid, anode potential is set to a value of +0.6 V to produce nanoparticles of the size of 1.0-4.0 nanometers.
EFFECT: chances to obtain nanoparticles of necessary structure and composition by adjusting anode potential value.
5 cl, 4 ex

Description

Способ получения наночастиц платиновых металлов относится к электрохимическим способам получения наночастиц платиновых металлов. Полученные в виде осадка наночастицы могут быть использованы в каталитических процессах, изготовлении топливных элементов, биомедицинских исследованиях. Известны способы получения наночастиц платиновых металлов методами восстановления солей соответствующих ионов платиновых металлов (С.П.Губин, Г.Ю.Юров, И.А.Катаева. Наночастицы благородных металлов, материалы на их основе, РАН, М., 2006, стр.18-32).A method for producing platinum metal nanoparticles relates to electrochemical methods for producing platinum metal nanoparticles. Obtained in the form of a precipitate nanoparticles can be used in catalytic processes, the manufacture of fuel cells, biomedical research. Known methods for producing platinum metal nanoparticles by methods of salts reduction of the corresponding platinum metal ions (S.P. Gubin, G.Yu. Yurov, I.A. Kataeva. Noble metal nanoparticles, materials based on them, RAS, Moscow, 2006, p. 18-32).

Наиболее близким к заявленному способу является патент 2233791 «Способ получения наночастиц и изготовления материалов и устройств, содержащих наночастицы» авторов Губина С.П. и Хомутова Т.Б. Этот способ включает проведение процессов синтеза частиц и формирования материалов, содержащих наночастицы, при этом синтез наночастиц проводится в молекулярном слое на поверхности жидкой фазы под действием химических воздействий или химических и физических воздействий или их комбинаций, что позволяет получить анизотропные наночастицы.Closest to the claimed method is patent 2233791 "Method for producing nanoparticles and manufacturing materials and devices containing nanoparticles" authors Gubina SP and Khomutova TB This method includes the processes of particle synthesis and the formation of materials containing nanoparticles, while the synthesis of nanoparticles is carried out in the molecular layer on the surface of the liquid phase under the influence of chemical influences or chemical and physical influences or their combinations, which allows to obtain anisotropic nanoparticles.

Однако предложенный способ не позволяет надежно контролировать получение частиц определенного размера. Синтез наночастиц проводится в мономолекулярном слое на границе раздела жидкость - газовая фаза, поэтому на размер и состав частиц будут оказывать влияние состав жидкой фазы, температура, степень сжатия. Контроль всех этих факторов - сложная задача, что может привести к отклонению состава и свойств частиц от заданных значений.However, the proposed method does not allow reliable control of the production of particles of a certain size. The synthesis of nanoparticles is carried out in a monomolecular layer at the liquid – gas phase interface; therefore, the size and composition of the particles will be affected by the composition of the liquid phase, temperature, and compression ratio. Controlling all these factors is a difficult task, which can lead to a deviation of the composition and properties of particles from given values.

Задачей настоящего изобретения является получение наночастиц регулируемого состава и размера.The objective of the present invention is to obtain nanoparticles of controlled composition and size.

Указанный технический результат достигается путем электрохимического растворения сплавов цветных и платиновых металлов при контролируемом значении анодного потенциала, что позволяет получить наночастицы платиновых металлов необходимого строения и состава.The specified technical result is achieved by electrochemical dissolution of non-ferrous and platinum metal alloys with a controlled value of the anode potential, which allows to obtain platinum metal nanoparticles of the required structure and composition.

При этом анодный потенциал растворения выбирают ниже потенциала растворения микроучастков платиновых металлов в кристаллической решетке сплава и получают наночастицы платиновых металлов в виде нерастворимого осадка (анодного шлама).In this case, the anodic dissolution potential is chosen below the dissolution potential of the micro-platinum metals in the crystal lattice of the alloy and receive platinum metal nanoparticles in the form of an insoluble precipitate (anode sludge).

Содержание платиновых металлов в сплаве составляет не более 5 мас.% сплава. Растворение осуществляют в сульфатно-хлоридном растворителе и используют сплав никель-платиновый металл, при этом для получения наночастиц размером 10-15 нм устанавливают анодный потенциал растворения до +0,3 В, для получения наночастиц 1,0-7,0 нм устанавливают анодный потенциал до +0,8 В. Для получения наночастиц размером 1,0-5,0 нм растворяют сплав никель-платина-палладий с содержанием платины - 2%, палладия - 1,5%, родия - 1,5% массы сплава при значении анодного потенциала от +0,8 В до +1,2 В. При использовании сплава медь-платиновый металл его растворяют в серной кислоте при потенциале анода +0,6 В с получением наночастиц платиновых металлов 1,0-4,0 нм.The content of platinum metals in the alloy is not more than 5 wt.% Alloy. The dissolution is carried out in a sulfate-chloride solvent and a nickel-platinum metal alloy is used. In this case, to obtain nanoparticles 10-15 nm in size, the anode potential of dissolution is set to +0.3 V, to obtain nanoparticles of 1.0-7.0 nm, the anode potential is set up to +0.8 V. To obtain nanoparticles with a size of 1.0-5.0 nm, a nickel-platinum-palladium alloy with a platinum content of 2%, palladium is 1.5%, rhodium is 1.5% of the mass of the alloy with a value of anode potential from +0.8 V to +1.2 V. When using a copper-platinum metal alloy, it is dissolved in ernoy acid at an anode potential of 0.6 V with platinum metal nanoparticles give 1.0-4.0 nm.

Способ основан на том, что при сплавлении цветных (никель, кобальт, медь и др.) и платиновых металлов образуются кристаллические решетки замещения, т.е. атомы платиновых металлов замещают атомы цветных металлов в их кристаллической решетке, что приводит к образованию в решетке сплава микроучастков с более положительным потенциалом растворения (И.П.Масляницкий, Л.В.Чугаев, В.Ф.Борбат и др. Металлургия благородных металлов. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1987 г, стр.393-398). Металлы в этих зонах не растворяются при потенциале работающего анода и выпадают в нерастворимый осадок (шлам), представляющий собой наночастицы платиновых металлов. В процессе дополнительных исследований авторами заявленного изобретения установлено, что в зависимости от заданного потенциала растворения можно получить наночастицы необходимого строения, состава, размеров и свойств. Размеры частиц от 0,5 нм до 30 нм. Форма частиц - сфероидальная. При нагревании до температуры выше 200°С рентгеноаморфные наночастицы переходят в четко выраженные кристаллические структуры. В рентгеноэлектронных спектрах отсутствует наличие кислорода на поверхности получаемых наночастиц.The method is based on the fact that during the fusion of non-ferrous (nickel, cobalt, copper, etc.) and platinum metals, crystal substitution lattices are formed, i.e. Platinum metal atoms replace non-ferrous metal atoms in their crystal lattice, which leads to the formation of microsegments with a more positive dissolution potential in the alloy lattice (I.P. Maslyanitsky, L.V. Chugaev, V.F. Borbat and others. Noble metal metallurgy. Textbook for high schools. M: Metallurgy, 1987, pp. 393-398). Metals in these zones do not dissolve at the potential of the working anode and precipitate in an insoluble precipitate (sludge), which is a nanoparticle of platinum metals. In the process of additional studies, the authors of the claimed invention found that, depending on a given dissolution potential, it is possible to obtain nanoparticles of the required structure, composition, size and properties. Particle sizes from 0.5 nm to 30 nm. The shape of the particles is spheroidal. When heated to a temperature above 200 ° C, X-ray amorphous nanoparticles transform into distinct crystalline structures. In the X-ray electron spectra, there is no oxygen on the surface of the resulting nanoparticles.

Предлагаемый способ позволяет получить наночастицы как одного платинового металла, так и всех платиновых металлов (Pt+Pd+Rh+Ir+Os).The proposed method allows to obtain nanoparticles of both one platinum metal and all platinum metals (Pt + Pd + Rh + Ir + Os).

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. 100 г сплава никель-платина с содержанием платины 5% растворяли в качестве анода в сульфатно-хлоридном электролите (Ni2+ - 60 г/л, Cl- 20 г/л, SO42- - 74 г/л, рН - 2,0), катодом служила никелевая пластина. Потенциал растворения +0,3 В. В результате растворения получено 5,2 г шлама. Состав полученных наночастиц - платина с примесью никеля. Размеры частиц, установленные на электронном микроскопе, - 10-15 нм.Example 1. 100 g of a nickel-platinum alloy with a platinum content of 5% was dissolved as an anode in a sulfate-chloride electrolyte (Ni 2+ - 60 g / l, Cl - 20 g / l, SO 4 2- - 74 g / l, pH - 2.0); a nickel plate served as a cathode. The dissolution potential is +0.3 V. As a result of dissolution, 5.2 g of sludge is obtained. The composition of the obtained nanoparticles is platinum mixed with nickel. The particle sizes established on an electron microscope are 10-15 nm.

Пример 2. 100 г сплава никель-платина с содержанием платины 5% растворяли в качестве анода в сульфатно-хлоридном электролите того же состава при потенциале анода +0,8 В. Получено 5,05 г рентгеноаморфного шлама. Размеры наночастиц, установленные на электронном микроскопе - 1,0-7,0 нм. Состав - платина с небольшой примесью никеля.Example 2. 100 g of a nickel-platinum alloy with a platinum content of 5% was dissolved as an anode in a sulfate-chloride electrolyte of the same composition with an anode potential of +0.8 V. 5.05 g of an X-ray amorphous sludge was obtained. The sizes of nanoparticles mounted on an electron microscope are 1.0-7.0 nm. Composition - platinum with a small admixture of nickel.

Пример 3. 100 г сплава никель-платина-палладий-родий с содержанием: платина - 2%, палладий - 1,5%, родий - 1,5% растворяли в тех же условиях, что и в предыдущих опытах при значении анодного потенциала +0,8 В. Получено 5,04 г рентгеноаморфного шлама. Размеры наночастиц, установленные на электронном микроскопе - 1,0-5,0 нм. Состав - платиновые металлы с небольшой примесью никеля.Example 3. 100 g of an alloy of Nickel-platinum-palladium-rhodium with the content of: platinum - 2%, palladium - 1.5%, rhodium - 1.5% was dissolved under the same conditions as in previous experiments with the value of the anode potential + 0.8 V. Received 5.04 g of X-ray amorphous sludge. The sizes of nanoparticles mounted on an electron microscope are 1.0-5.0 nm. Composition - platinum metals with a small admixture of nickel.

Пример 4. 100 г сплава медь-палладий с содержание палладия 5% растворяли в качестве анода в серной кислоте (200 г/л) при потенциале анода +0,6 В. Получено 5,01 г рентгеноамофного шлама. Размеры наночастиц, установленные с помощью электронного микроскопа - 1,0-4,0 нм. Состав (химический анализ) - палладий с ничтожно малой примесью меди.Example 4. 100 g of a copper-palladium alloy with a palladium content of 5% was dissolved as an anode in sulfuric acid (200 g / l) at an anode potential of +0.6 V. 5.01 g of an X-ray amorphous sludge was obtained. The sizes of nanoparticles, established using an electron microscope - 1.0-4.0 nm. Composition (chemical analysis) - palladium with a negligible admixture of copper.

Таким образом, анализ приведенных примеров показывает, что способ получения наночастиц анодным растворением сплавов цветных и благородных металлов позволяет получить наночастицы различных размеров и состава в зависимости от потенциала анода.Thus, the analysis of the above examples shows that the method of producing nanoparticles by anodic dissolution of non-ferrous and noble metal alloys allows one to obtain nanoparticles of various sizes and compositions depending on the potential of the anode.

Claims (5)

1. Способ получения наночастиц платиновых металлов, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава цветного металла, содержащего платиновый металл при контролируемом значении анодного потенциала растворения от +0,1 до +1,2 В с получением наночастиц размером 1-15 нм.1. The method of producing platinum metal nanoparticles, characterized in that the electrochemical dissolution of the non-ferrous metal alloy containing platinum metal is carried out at a controlled value of the anode dissolution potential from +0.1 to +1.2 V to obtain nanoparticles with a size of 1-15 nm. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава никель-платиновый металл с содержанием платинового металла до 5 мас.% в сульфатно-хлоридном растворителе при установлении значения анодного потенциала растворения +0,3 В для получения наночастиц размером 10-15 нм.2. The method according to claim 1, characterized in that the electrochemical dissolution of the nickel-platinum metal alloy with a platinum metal content of up to 5 wt.% In a sulfate-chloride solvent is carried out while setting the value of the anode dissolution potential of +0.3 V to obtain nanoparticles of size 10 -15 nm. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава никель-платиновый металл с содержанием платинового металла до 5 мас.% в сульфатно-хлоридном растворителе при установлении значения анодного потенциала растворения до +0,8 В для получения наночастиц размером 1-7 нм.3. The method according to claim 1, characterized in that the electrochemical dissolution of the nickel-platinum metal alloy with a platinum metal content of up to 5 wt.% In a sulfate-chloride solvent is carried out while setting the value of the anode dissolution potential to +0.8 V to obtain nanoparticles of size 1-7 nm. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава никель-платина-палладий-родий с содержанием платины 2%, палладия 1,5%, родия 1,5% от массы сплава в сульфатно-хлоридном растворителе при установлении значения анодного потенциала растворения +0,8 В до +1,2 В для получения наночастиц размером 1-5 нм.4. The method according to claim 1, characterized in that the electrochemical dissolution of the alloy nickel-platinum-palladium-rhodium with a platinum content of 2%, palladium 1.5%, rhodium 1.5% by weight of the alloy in a sulfate-chloride solvent when establishing values of the anode dissolution potential of +0.8 V to +1.2 V to obtain nanoparticles with a size of 1-5 nm. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят электрохимическое растворение сплава медь-платиновый металл в серной кислоте при потенциале анода +0,6 В для получения наночастиц размером 1,0-4,0 нм. 5. The method according to claim 1, characterized in that the electrochemical dissolution of the copper-platinum metal alloy in sulfuric acid is carried out at an anode potential of +0.6 V to obtain nanoparticles with a size of 1.0-4.0 nm.
RU2007104474/02A 2007-02-05 2007-02-05 Method for obtaining platinum metal nanoparticles RU2344021C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007104474/02A RU2344021C2 (en) 2007-02-05 2007-02-05 Method for obtaining platinum metal nanoparticles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007104474/02A RU2344021C2 (en) 2007-02-05 2007-02-05 Method for obtaining platinum metal nanoparticles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007104474A RU2007104474A (en) 2008-08-10
RU2344021C2 true RU2344021C2 (en) 2009-01-20

Family

ID=39746087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007104474/02A RU2344021C2 (en) 2007-02-05 2007-02-05 Method for obtaining platinum metal nanoparticles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2344021C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150065341A1 (en) * 2009-05-28 2015-03-05 The Johns Hopkins University Methods of producing porous platinum-based catalysts for oxygen reduction

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003217108A (en) * 2002-01-22 2003-07-31 Dowa Mining Co Ltd Magnetic materials for magnetic recording media
RU2233791C2 (en) * 2002-03-26 2004-08-10 Закрытое акционерное общество "ТЕТРА" Method of obtaining nano-particles and manufacture of materials containing nano-particles
JP2004353038A (en) * 2003-05-29 2004-12-16 Tokai Rubber Ind Ltd Method for manufacturing ultra-fine particles
RU2260500C1 (en) * 2004-03-22 2005-09-20 Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) Metal and metal oxide nanoparticle producing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003217108A (en) * 2002-01-22 2003-07-31 Dowa Mining Co Ltd Magnetic materials for magnetic recording media
RU2233791C2 (en) * 2002-03-26 2004-08-10 Закрытое акционерное общество "ТЕТРА" Method of obtaining nano-particles and manufacture of materials containing nano-particles
JP2004353038A (en) * 2003-05-29 2004-12-16 Tokai Rubber Ind Ltd Method for manufacturing ultra-fine particles
RU2260500C1 (en) * 2004-03-22 2005-09-20 Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) Metal and metal oxide nanoparticle producing method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАСЛЯНИЦКИЙ И.Н. И ДР. Металлургия благородных металлов. Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1987, с.393-401. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150065341A1 (en) * 2009-05-28 2015-03-05 The Johns Hopkins University Methods of producing porous platinum-based catalysts for oxygen reduction
US9997788B2 (en) * 2009-05-28 2018-06-12 The Johns Hopkins University Methods of producing porous platinum-based catalysts for oxygen reduction

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007104474A (en) 2008-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fang et al. Dendritic silver nanostructure growth and evolution in replacement reaction
Wu Preparation of fine copper powder using ascorbic acid as reducing agent and its application in MLCC
Ustarroz et al. A generalized electrochemical aggregative growth mechanism
Zhang et al. Morphosynthesis and ornamentation of 3D dendritic nanoarchitectures
Zheng et al. Controlling synthesis of silver nanowires and dendrites in mixed surfactant solutions
US10226822B2 (en) Method for preparing metal nanoparticles using a multi-functional polymer and a reducing agent
Li et al. Formation and evolution of nanoporous bimetallic Ag-Cu alloy by electrochemically dealloying Mg-(Ag-Cu)-Y metallic glass
KR101302598B1 (en) Method of preparing gold nanostructure using the electrodless displacement plating method
WO2017190712A9 (en) Preparation method using micro-nano bubbles as crystal seeds to induce silver powder production
Cheng et al. Near surface nucleation and particle mediated growth of colloidal Au nanocrystals
Fu et al. Carbon nanotube and graphene oxide directed electrochemical synthesis of silver dendrites
Kumar et al. Morphology-controlled synthesis of 3D flower-like NiWO4 microstructure via surfactant-free wet chemical method
US8475560B2 (en) Method for producing silver nanofilaments
CN107309439A (en) A kind of 3-dimensional metal nano wire and preparation method thereof
CN108907217A (en) A kind of method that short route prepares Ultrafine Platinum Powder
Gu et al. Effect of aqueous ammonia addition on the morphology and size of silver particles reduced by ascorbic acid
Han et al. Ultrafast growth of dendritic gold nanostructures and their applications in methanol electro-oxidation and surface-enhanced Raman scattering
CN105220205A (en) A kind of composite electrodeposition prepares the method for CNTs/Ni matrix material
Clay et al. Galvanic synthesis of bi-modal porous metal nanostructures using aluminum nanoparticle templates
RU2344021C2 (en) Method for obtaining platinum metal nanoparticles
Singapati et al. Mechanism of nanoparticle formation in the liquid-phase thermal decomposition method
Li et al. Ultrasonic-assisted electrochemical strategy for ITO scraps recovery through anodic dissolution
Wang et al. Phase engineering of Pd–Te nanoplates via potential energy trapping
RU2344022C2 (en) Method for obtaining nanoparticles of platinum metals - iron alloy
Liang et al. Formation of metastable silver nanowires of hexagonal structure and their structural transformation under electron beam irradiation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140206