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科研项目

项目名称    超小尺寸贵金属纳米粒子的紫外辐射可控规模制备(2009AA03Z320)
项目来源    “863”高科技项目
起始时间    2009-1~2012-5
项目经费    万元
项目类别    纵向项目
状态    已完成
项目优势    市场发展前景好 产品或工艺创新性突出 经济效益显著
技术优势   
可行性   
简介    本项目旨在研发超小尺寸（≤2nm）金、银、铂、钯等贵金属纳米粒子的连续、大量、低成本的紫外辐射制备技术。 超小尺寸（≤2nm）贵金属纳米粒子表面原子数比例达到约80%以上，原子几乎全部集中到粒子的表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足使颗粒的表面能及表面张力也随之增加，从而引起粒子性质的变化。并且，表面原子所处的晶体场环境及结合能与内部原子不同，大量不饱和悬键的存在使这些原子极易与其它原子相结合而趋于稳定，故具有很高的表面活性，同时也大大增强了粒子的活性。尤其在催化领域，具有大的比表面积，高的表面活性的超小尺寸贵金属纳米粒子不但能够大大提高催化剂的催化性能，而且减少了催化剂使用量，降低了催化剂成本，有利于催化剂的市场化。 光辐射还原过程在室温下进行，具有环境友好，低能耗的优点。由于贵金属纳米粒子的生产是通过光照射溶液产生的还原活性中心实现的，故无需外加还原剂，避免还原副产物对纳米粒子造成污染。其次由于光子作用于介质的每一点，因此光化学反应分布均匀，所获得的纳米粒子粒径分布范围较窄，通过添加无污染，无毒副作用的保护剂，比如柠檬酸，PVP 等将粒子的尺寸控制在2 nm 以下。 光化学反应可在有机相、水相以及两相界面发生，因此可以用于制备不同表面类型的贵金属纳米粒子，适应不同应用领域的需求。贵金属催化剂在工业催化，燃料电池等领域中居于无可替代的重要地位，昂贵的价格是贵金属催化剂应用和发展的制约因素。 本项目拟建立起基于紫外辐射条件下制备高比表面积，高催化活性的超小尺寸贵金属纳米粒子的新技术。相比于传统的贵金属基纳米催化剂，超小尺寸的纳米催化剂大大提高催化剂的催化性能，从而减少催化剂使用量，降低成本。本项目的重点在于超小尺寸贵金属纳米粒子制备的新技术和新艺。基于已有的研究基础，建立起一套能够连续、大量制备超小尺寸贵金属纳米粒子的工艺流程和技术。本项目的实施必将有利于促进贵金属纳米粒子在燃料电池，抗菌材料，室内有机污染物催化降解，以及基于铂基催化剂的传统催化产业的发展，具有良好的应用前景。 本项目拟开展的研究工作主要包括：第一，超小尺寸贵金属纳米粒子的紫外辐射制备技术。在本课题组已有的工作基础上，通过设计并优化反应条件和制备工艺，建立形貌、尺寸可控以及粒度分布均匀的超小尺寸贵金属纳米粒子的制备工艺和过程；第二，研究开发一种能连续、大量制备超小尺寸贵金属纳米粒子的设备装置。 本项目的预期目标：(1)掌握紫外辐射过程中贵金属纳米粒子的尺寸、形貌分布的调控规律，确定并优化超小尺寸以及特定形貌粒子制备工艺的关键技术；(2)掌握不同体系中(水相、油相)贵金属纳米粒子的紫外辐射制备工艺，满足不同应用领域的需求； (3)通过完善制备工艺和技术，开发一种能够连续、大量制备超小尺寸金、银、铂、钯等贵金属纳米粒子的设备装置；(4)针对上述关键技术申请3－5 项国家发明专利。
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