基于MOF离子阱材料的Pt纳米颗粒尺寸可控制备和电催化产氢研究

【作者】 黄宏亮； 李健； 梅东海； 仲崇立；

【机构】 天津工业大学化学与化工学院； 北京化工大学化学工程学院；

【摘要】 合理的设计合成尺寸可控的超细金属纳米颗粒是催化领域的研究热点。在前期工作中,我们通过在MOF材料中引入EDTA鳌合分子,成功开发了重金属离子阱材料MOF-808-EDTA,其能够高效捕获水中的二十多种重金属离子。在本工作中,我们发现在低浓度时,MOF-808-EDTA的鳌合位点可以捕获单个的Pt²⁺离子,而当浓度较高时,多余的Pt²⁺离子在溶液中水解成Pt O₂并聚集长大。进一步煅烧后,我们发现利用MOF-808-EDTA合成的Pt纳米颗粒的尺寸和溶液中的Pt²⁺浓度相关,并在Pt纳米颗粒的尺寸为2.1-4.6 nm范围内精确可调（如下图）。通过对不同颗粒尺寸的Pt催化剂的电催化制氢性能进行测试,我们发现本工作合成的4.1nm的Pt颗粒催化剂表现出更好的电催化产氢性能和更好的循环稳定性,而且该材料中Pt含量也大大低于商业Pt/C的含量（9.58 vs 20%wt%of Pt）。在此基础上我们也制备了其他尺寸可控的超细金属纳米颗粒如Pd,Ru,Rh等。本工作的意义在于开发了一种基于改性的MOF材料制备不同尺寸的超细金属纳米颗粒催化剂的有效方法。更多还原