本發(fā)明屬于無機(jī)化合物新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種形貌高度規(guī)則的非晶鈀系微米棒的制備方法，包含多孔棒狀和非多孔規(guī)則棒狀。

背景技術(shù)：

在人們的常規(guī)認(rèn)識(shí)中，非晶結(jié)構(gòu)材料由于其只在短程有序，而長(zhǎng)程無序，無法生長(zhǎng)為規(guī)則形貌。而近幾年人們通過模板法人為設(shè)計(jì)出特殊形貌且性能優(yōu)異的非晶結(jié)構(gòu)微納米材料，證明形貌對(duì)于非晶結(jié)構(gòu)的性能同樣具有選擇性。而對(duì)于非晶結(jié)構(gòu)自生長(zhǎng)為規(guī)則形貌，現(xiàn)在的研究只停留于利用表面活性劑限制其生長(zhǎng)，最終得到球形結(jié)構(gòu)。而對(duì)于非晶結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)為具有各向異性的規(guī)則形貌，迄今為止未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前普遍認(rèn)為非晶結(jié)構(gòu)無法生長(zhǎng)為規(guī)則形貌的難題，提供一種操作簡(jiǎn)單、條件溫和的制備形貌高度規(guī)則的非晶鈀系微米棒的制備方法。

本發(fā)明首先提供一種形貌高度規(guī)則的非晶鈀系微米棒的制備方法，包括如下步驟：

第一步，室溫下將10～100μmol鈀鹽溶解在裝有20～50mL二甲亞砜的三口燒瓶中，得到混合均勻的淺黃色溶液；

第二步，將三口燒瓶置于已升溫完畢的90～140℃油浴中，攪拌保溫10～30min，至溶液變?yōu)槌燃t色，立即停止加熱，取出三口燒瓶；

第三步，使用離心機(jī)將固體沉淀從溶液中分離出，將固體沉淀用溶劑洗滌以除去多余的雜質(zhì)，自然沉降或任意轉(zhuǎn)速離心獲得沉淀，將沉淀在30～50℃的烘箱中進(jìn)行干燥，得到固體粉末，即本發(fā)明制備的形貌高度規(guī)則的多孔或非多孔狀非晶鈀系微米棒。

在本發(fā)明中，所述的鈀鹽包括PdCl₂、Pd(OAc)₂,、Pd(acac)₂、Pd(NO₃)₂或Na₂PdCl₄等任意可溶解于二甲亞砜中的任意一種。

在本發(fā)明中，所述的洗滌用溶劑包括乙醇、水、丙酮、正己烷等任意非酸性溶劑中的任意一種。

通過上述制備方法得到一種形貌高度規(guī)則的非晶鈀系微米棒，所述的非晶鈀系微米棒為多孔或無孔的六棱柱結(jié)構(gòu)；所述的微米棒在體現(xiàn)非晶結(jié)構(gòu)特征的同時(shí)，具有高度規(guī)則的形貌特征。其形貌特征包括：整體外觀呈標(biāo)準(zhǔn)六棱柱狀，任何兩個(gè)側(cè)面的夾角都是120°；其兩個(gè)頂面均由突出的三個(gè)菱形面拼成，每?jī)蓚€(gè)菱形面的夾角都為120°，菱形鈍角為109°28＇。所述微米棒長(zhǎng)3～5微米。

通過對(duì)上述制備方法中第二步的油浴溫度和保溫時(shí)間的調(diào)整控制，可以調(diào)整所述的六棱柱結(jié)構(gòu)為多孔或無孔結(jié)構(gòu)，所述的多孔是指在是指在所述的每個(gè)菱形面上都有一個(gè)孔洞，孔內(nèi)為脈絡(luò)狀；六棱柱側(cè)面中間有凹陷痕跡；微米棒長(zhǎng)4～12μm，六棱柱邊長(zhǎng)1.5～6μm。每個(gè)孔洞深約1～4μm，直徑為0.5～2μm。

所述的無孔的六棱柱結(jié)構(gòu)是指所述的每個(gè)菱形面以及每個(gè)側(cè)面都是平整表面；微米棒長(zhǎng)3～5μm，六棱柱邊長(zhǎng)0.8～3μm。

在本發(fā)明中，如果沒有特別地說明，所采用的溶液都是在常規(guī)條件下制備的，比如在室溫下將物質(zhì)溶解在水溶液中制備得到的。

在本發(fā)明中，如果沒有特別地說明，所采用的裝置、儀器、設(shè)備、材料、工藝、方法、步驟、制備條件等都是本領(lǐng)域常規(guī)采用的或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員按照本領(lǐng)域常規(guī)采用的技術(shù)可以容易地獲得的。

本發(fā)明首次合成了具有規(guī)則形貌的非晶多孔狀/非多孔狀鈀系微米棒，該合成方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.條件溫和，得到的微米棒尺寸和形貌均一；

2.無任何表面活性劑輔助，合成方法簡(jiǎn)單易行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明不同反應(yīng)時(shí)間所得到的多孔狀微米棒產(chǎn)物到規(guī)則棒狀產(chǎn)物過渡的掃描電子顯微鏡圖像。

圖2為本發(fā)明所得到的多孔狀微米棒產(chǎn)物的側(cè)面視圖顯微鏡圖像。

圖3為本發(fā)明所得到的多孔狀微米棒產(chǎn)物的頂部視圖顯微鏡圖像。

圖4為本發(fā)明所得到的多孔狀微米棒產(chǎn)物的側(cè)面視圖和頂部視圖顯微鏡圖像。

圖5為本發(fā)明所得到的多孔狀微米棒產(chǎn)物的透射電子顯微鏡圖像和選區(qū)電子衍射花樣。

圖6為本發(fā)明所得到的非多孔狀微米棒產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡圖像。

圖7為本發(fā)明所得到的非多孔狀微米棒產(chǎn)物的切片的明暗場(chǎng)像及選區(qū)電子衍射花樣。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來具體地說明本發(fā)明的形貌規(guī)則非晶鈀系微米棒的制備方法，但應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例僅僅用于闡述本發(fā)明，而并不以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：

多孔狀非晶鈀系微米棒的制備1：

室溫下將30μmol Pd(CH₃COO)₂溶解在裝有30mL二甲亞砜的三口燒瓶中，得到混合均勻的淺黃色溶液；而后將三口燒瓶置于已升溫完畢的110℃油浴中，攪拌加熱保溫約12min，待溶液恰好變?yōu)槌燃t色，迅速停止加熱，取出三口燒瓶；靜置使產(chǎn)物自然沉降后得到固體沉淀；用乙醇洗滌固體沉淀兩次，過濾出沉淀，將沉淀在50℃的烘箱中進(jìn)行干燥，得到橙紅色固體粉末。

產(chǎn)物形貌及成分分析：

對(duì)制備得到的橙紅色固體粉末進(jìn)行形貌分析，結(jié)果如圖2所示，所述橙紅色固體粉末的微觀產(chǎn)物為形貌高度規(guī)則的六棱柱狀結(jié)構(gòu)的多孔微米棒，形貌均一，微米棒長(zhǎng)8～12μm，六棱柱邊長(zhǎng)2～3μm，所述六棱柱狀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)頂端有三個(gè)孔洞，分別位于三個(gè)菱形面上。所述三個(gè)菱形面拼成突出的四面體角，每?jī)蓚€(gè)菱形面的夾角都為120°，每個(gè)菱形鈍角約為109°28＇，每個(gè)菱形中心有一孔洞。從頂視圖圖3可以看出，每個(gè)孔洞深約4μm，孔內(nèi)部為脈絡(luò)狀，每個(gè)孔洞的形狀為直徑為1～2μm。

實(shí)施例2：

多孔狀非晶鈀系微米棒的制備2：

室溫下將30μmol Pd(acac)₂溶解在裝有20mL二甲亞砜的三口燒瓶中，得到混合均勻的淺黃色溶液；而后將三口燒瓶置于已升溫完畢的115℃油浴中，攪拌加熱約14min，待溶液恰好變?yōu)槌燃t色后繼續(xù)反應(yīng)約2min，迅速停止加熱，取出三口燒瓶；將固體沉淀用丙酮洗滌以除去多余的雜質(zhì)，用500r/min轉(zhuǎn)速離心5min，將沉淀在30℃的烘箱中進(jìn)行干燥，得到橙紅色固體粉末。

產(chǎn)物形貌及成分分析：

對(duì)制備得到的橙紅色固體粉末進(jìn)行形貌分析，結(jié)果如圖4所示，所述橙紅色固體粉末的微觀產(chǎn)物為形貌高度規(guī)則的六棱柱狀多孔微米棒，形貌均一，微米棒長(zhǎng)4～8μm，六棱柱邊長(zhǎng)1.5～2.5μm，所述六棱柱的兩個(gè)頂端各由突出的三個(gè)菱形面拼成，相鄰兩個(gè)菱形面的夾角都為120°，菱形鈍角約為109°28＇，每個(gè)菱形中心有一孔洞。從圖4所示的頂視圖可以看出，孔洞深約1μm，孔直徑為0.5～1μm，孔內(nèi)部為脈絡(luò)狀，六棱柱側(cè)面中間有凹陷痕跡。從圖5可以看出襯度變化反映出兩端的孔洞結(jié)構(gòu)。而選區(qū)電子衍射的彌散狀花樣確定了所述的六棱柱狀多孔微米棒為非晶結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例3：

非多孔狀非晶鈀系微米棒的制備：

室溫下將70μmol PdCl₂溶解在裝有40mL二甲亞砜的三口燒瓶中，得到混合均勻的淺黃色溶液；而后將三口燒瓶置于已升溫完畢的130℃油浴中，攪拌加熱約20min，溶液完全變?yōu)槌燃t色，停止加熱，取出三口燒瓶；使用離心機(jī)將固體沉淀從溶液中分離出，將固體沉淀用乙醇洗滌以除去多余的雜質(zhì)，用2000r/min轉(zhuǎn)速離心3min，將沉淀在50℃的烘箱中進(jìn)行干燥，得到橙紅色固體粉末。

產(chǎn)物形貌及成分分析：

對(duì)制備得到的橙紅色固體粉末進(jìn)行形貌分析，結(jié)果如圖6所示，產(chǎn)物為形貌高度規(guī)則的六棱柱狀微米棒，形貌均一，微米棒長(zhǎng)3～5μm，六棱柱邊長(zhǎng)0.8～3μm，其兩個(gè)頂端各由突出的三個(gè)菱形面拼成，每?jī)蓚€(gè)菱形面的夾角都為120°，菱形鈍角約為109°28＇，每個(gè)面都很平整。從圖7的橫截面切片的明暗場(chǎng)像及其電子衍射花樣確定了棒狀材料為非晶結(jié)構(gòu)，且其內(nèi)部也呈現(xiàn)為非晶特性。

圖1所示為應(yīng)用本發(fā)明提供的制備方法制備得到的不同微觀結(jié)構(gòu)的非晶微米棒結(jié)構(gòu)，若控制反應(yīng)時(shí)間，可以得到多孔或無孔的狀棒結(jié)構(gòu)。多孔狀棒結(jié)構(gòu)為規(guī)則棒狀產(chǎn)物的中間產(chǎn)物，其在棒的每個(gè)頂端的菱形面中會(huì)有深度約1微米的孔，兩端共計(jì)6個(gè)。隨著反應(yīng)進(jìn)程的推進(jìn)，孔會(huì)逐漸填平，最終獲得無孔圖，具有光滑表面的規(guī)則棒狀材料。該反應(yīng)進(jìn)程的時(shí)間隨溫度升高而逐漸加快，以110℃為例，生成多孔棒狀時(shí)間約為12min，完全轉(zhuǎn)化為無孔規(guī)則棒狀時(shí)間約為17min，在此之后，材料一直維持本形貌，不再改變。