CN101433959A - 一种空心纳米金粉体材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种空心纳米金粉体材料的制备方法，本发明以硼氢化钠、柠檬酸钠、氯金酸为原料，选择价格便宜的钴作为牺牲模板来规模制备空心纳米金粉体材料，在去离子水中柠檬酸钠的浓度为0.0004～0.0006M，硼氢化钠的浓度为0.03～0.09M；加入醋酸钴，使去离子水中醋酸钴的浓度为0.003～0.009M，继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入氯金酸，使去离子水中氯金酸的浓度为0.002～0.006M，于室温下进行磁力搅拌6～12h；将产物离心，洗涤，真空干燥4～10h，即制得空心结构的纳米金粉体材料，平均粒径为20－50nm，壳体是由直径在2－4nm的金颗粒堆积组成，周围壁厚度在5－8nm。本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，且可连续批量生产。

Description

一种空心纳米金粉体材料的制备方法

技术领域

本发明属于一种空心纳米金粉体材料的制备方法。

背景技术

中空结构的金纳米材料不仅具有比表面积高、密度较低的特点，而且与非中空金属纳米材料相比有着新的物理化学性能，同时中空结构的贵金属纳米粒子可以节约贵金属的使用量，降低材料的成本。因此，中空结构的金属纳米粒子的合成和应用研究引起了人们极大的兴趣。目前，中空结构金纳米粒子的制备方法主要是基于一种模板方法(Chem.Mater.2003，15：3176-3183，中国发明专利，CN 1730150A)。常用的模板有介孔氧化铝、聚乙烯纳米微球、硅球和囊泡等。这种方法首先是将金在这些模板上还原出来，然后再通过一些加热或者是溶解的方法将模板除去，最后就得到了中空的金纳米结构。虽然该法比较容易获得空心纳米金粉体材料，但是对模板的选择很重要，空心纳米金粉体材料的孔径直接受硬模板的粒径分布影响，且还需要焙烧、有机溶剂溶解或化学反应法除去模板，该法制备工序复杂。因此，不能形成规模生产。常规制备空心纳米金粉体材料的技术，需要相对复杂的操作工艺，通用性不好，有一定的局限性。Sun等提出了一种合成中空贵金属纳米结构的方法(Adv.Mater.2003，15：641-646)，其主要原理是基于金属间的置换反应，首先在溶液中用化学还原法合成出较为活泼的金属银纳米粒子然后加入金的盐前驱体，在100摄氏度的条件下回流最后得到了金中空纳米结构，其方法中需要价格昂贵的金属银作为牺牲模板。

发明内容

本发明的目的是提供一种空心纳米金粉体材料；

本发明的另一目的是提供一种空心纳米金粉体材料的制备方法。

为探索低成本，高质量和大批量的生产空心纳米金粉体材料的方法，本发明以硼氢化钠、柠檬酸钠、氯金酸为原料，选择价格便宜的钴作为牺牲模板来规模制备空心纳米金粉体材料。

本发明空心球结构的纳米金生成反应机理是：

$3\mathrm{Co}+2\mathrm{AuC}{l}_4^{-}=2\mathrm{Au}+3C{o}^{2+}+{8\mathrm{Cl}}^{-}$

实现本发明的制备步骤如下：

1)、将去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠，硼氢化钠，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0.0004～0.0006M，硼氢化钠的浓度为0.03～0.09M；

2)、加入醋酸钴，使去离子水中醋酸钴的浓度为0.003～0.009M，反应体系始终在氮气的保护下进行，合成具有纳米尺度的钴纳米粒子；

3)、继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入氯金酸，使去离子水中氯金酸的浓度为0.002～0.006M，于室温下进行磁力搅拌6～12h；

4)、将产物离心，洗涤，真空干燥4～10h，即制得空心纳米金粉体催化剂。

依上述方法所制得的空心纳米金粉体材料的X射线电子衍射分析表明：产物为纯金。进一步的投射电镜分析表明：反应产物是空心结构的纳米金粉体材料，平均粒径为20-50nm，壳体壁厚度在2-4nm。

本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，且可连续批量生产。

具体实施方式

实施例1：

将300mL去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠31mg，硼氢化钠340mg，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0.0004M，硼氢化钠的浓度为0.03M。待稳定后加入浓度为224mg的醋酸钴，使去离子水中醋酸钴浓度为0.003M。反应体系始终在氮气的保护下进行。即合成了具有纳米尺度的钴纳米粒子。接着继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入247mg氯金酸，使去离子水中氯金酸浓度为0.002M，于室温下搅拌6h。最后，将产物离心，洗涤，真空干燥4h即制得空心纳米金粉体材料。平均粒径为20nm，内径为16nm。

实施例2：

将300mL去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠39mg，硼氢化钠680mg，醋酸钴448mg，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0.0005M，硼氢化钠的浓度为0.06M，醋酸钴浓度为0.006M。反应体系在氮气的保护下进行。即合成了具有纳米尺度的钴纳米粒子。然后加入氯金酸494mg，使去离子水中氯金酸浓度为0.004M，于室温下搅拌8h。最后，将产物离心，洗涤，真空干燥6h即制得空心纳米金粉体材料。平均粒径为35nm，内径为29nm。

实施例3：

将1000mL去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠155mg，硼氢化钠3404mg，醋酸钴2242mg，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0.0006M，硼氢化钠的浓度为0.09M，醋酸钴浓度为0.009M。。反应体系在氮气的保护下下进行。即合成了具有纳米尺度的钴纳米粒子。然后加入2471mg氯金酸，使去离子水中氯金酸浓度为0.006M，于室温下搅拌12h。用碳酸氢钠调节PH值为8，待反应完成后，将产物离心，洗涤，真空干燥10h即制得空心纳米金粉体材料。平均粒径为50nm，内径为42nm。

Claims (2)

1、一种空心纳米金粉体材料，平均粒径为20-50nm，壳体壁厚度在2-4nm。

2、如权利要求1所述的一种空心纳米金粉体材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

1)、将去离子水通高纯氮排除溶解的氧气，搅拌下加入柠檬酸钠，硼氢化钠，使去离子水中柠檬酸钠的浓度为0.0004～0.0006M，硼氢化钠的浓度为0.03～0.09M；

2)、加入醋酸钴，使去离子水中醋酸钴的浓度为0.003～0.009M，反应体系始终在氮气的保护下进行，合成具有纳米尺度的钴纳米粒子；

3)、继续搅拌反应至体系中硼氢化钠消耗完毕，加入氯金酸，使去离子水中氯金酸的浓度为0.002～0.006M，于室温下进行磁力搅拌6～12h；

4)、将产物离心，洗涤，真空干燥4～10h，即制得空心纳米金粉体催化剂。