CN101565840B - 二维贵金属纳米材料及其制备方法 - Google Patents

二维贵金属纳米材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101565840B
CN101565840B CN2008100251108A CN200810025110A CN101565840B CN 101565840 B CN101565840 B CN 101565840B CN 2008100251108 A CN2008100251108 A CN 2008100251108A CN 200810025110 A CN200810025110 A CN 200810025110A CN 101565840 B CN101565840 B CN 101565840B
Authority
CN
China
Prior art keywords
noble metal
substrate
preparation
nanometer material
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008100251108A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101565840A (zh
Inventor
刘广强
蔡伟平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
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 Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN2008100251108A priority Critical patent/CN101565840B/zh
Publication of CN101565840A publication Critical patent/CN101565840A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101565840B publication Critical patent/CN101565840B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种二维贵金属纳米材料及其制备方法。材料包括衬底和其上的贵金属，特别是衬底上覆有金膜，覆有金膜的衬底上置有站立着的贵金属纳米片，站立着的贵金属纳米片的高度为0.5～1.5μm、宽度为0.5～2.5μm、厚度为15～25nm，所述的贵金属为金属金或金属银或金属铂；方法包括电沉积法，完成步骤为：先于衬底的表面蒸镀金膜，再将其置于电解液中作为阴极在1～50μA/cm2的电流下电沉积3～7h，其中，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L∶3～7g/L的比例配制，然后经洗涤、干燥，制得二维贵金属纳米材料。它的产物可广泛地用于生物医学、诊断等领域；制备方法所用的原料种类少且价廉易得，工艺过程简洁，对环境无污染，易于实现工业化生产。

Description

二维贵金属纳米材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米材料及制备方法，尤其是一种二维贵金属纳米材料及其制备方法。
背景技术
贵金属金、银的纳米结构具有很好的生物相容性，对蛋白质具有很强的吸附功能。不同结构、不同形貌的贵金属纳米结构表现出独特的光学性能，譬如，对纳米颗粒来说，随着颗粒尺寸的增加，SPR吸收峰位λmax逐渐红移；对一维纳米结构来讲，呈现出两个吸收峰，分别对应于横向和纵向的共振吸收；对二维纳米结构，如三角形纳米片，往往能呈现出四个吸收峰。正是由于贵金属金、银的纳米结构丰富的光学性能，使其在生物医学、诊断等方面得到了相应的应用。目前，人们为了进一步地探索和拓展贵金属纳米材料的应用范围，作了一些尝试和努力，如在2005年1月19日公告的中国发明专利说明书CN 1185369C中提及的“一种贵金属钯纳米粒子膜在金电极表面的制备方法”。它是以金电极为修饰基底，铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，室温下把在1M H2SO4溶液中扫描可以得到标准伏安图的金电极浸入到含0.01～1mM氯钯酸钾的硫酸溶液里，于搅拌下极化10～40分钟，其中，硫酸的浓度为0.2～1M，阴极极化电位为-0.1～-0.8V；之后，取出电极用水冲洗后于干燥器里放置一天，制得贵金属钯纳米粒子修饰的金电极。但是，这种带有钯纳米粒子膜的金电极及其制备方法存在着不足之处，首先，金电极上的贵金属只是纳米粒子膜，而不是纳米片，尤为不是站立着的纳米片；其次，使用金电极作为基底，造价太高，难以大规模的推广应用；最后，制备方法繁杂，原材料价格高，对环境有污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种站立于衬底上的二维贵金属纳米材料。
本发明要解决的另一个技术问题为提供一种二维贵金属纳米材料的制备方法。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：二维贵金属纳米材料包括衬底和其上的贵金属，特别是所述衬底上覆有金膜，所述覆有金膜的衬底上置有站立着的贵金属纳米片，所述站立着的贵金属纳米片的高度为0.5～1.5μm、宽度为0.5～2.5μm、厚度为15～25nm。
作为二维贵金属纳米材料的进一步改进，所述的贵金属纳米片为梯形，且垂直站立于衬底上；所述的贵金属为金属金或金属银或金属铂。
为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：二维贵金属纳米材料的制备方法包括电沉积法，特别是它是按以下步骤完成的：先于衬底的表面蒸镀金膜，再将其置于电解液中作为阴极在1～50μA/cm2的电流下电沉积3～7h，其中，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L：3～7g/L的比例配制，然后经洗涤、干燥，制得二维贵金属纳米材料。
作为二维贵金属纳米材料的制备方法的进一步改进，所述的衬底为导体或半导体或绝缘体；所述的金膜的厚度为30～40nm；所述的电沉积电流为恒电流；所述的贵金属的酸溶液为氯金酸溶液，或硝酸银溶液，或氯铂酸溶液；所述的聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30或聚乙烯吡咯烷酮K40；所述的干燥为于常温下用氮气吹干。
相对于现有技术的有益效果是，其一，对制得的纳米材料分别使用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行表征，从得到的X射线衍射谱图、扫描电镜照片、透射电镜照片和对应的选区电子衍射照片可知，纳米材料为分散性很好的、站立于衬底上的贵金属纳米片，站立着的贵金属纳米片的高度为0.5～1.5μm、宽度为0.5～2.5μm、厚度为15～25nm。贵金属为金属金或金属银或金属铂；其二，方法基于简单的氧化还原反应机理，采用一种非平衡生长的模式，在较低的电流密度下，利用阴极多余的电子还原电解液中的贵金属离子，以较缓的生长速度，使贵金属原子得以在阴极衬底上成核、生长，由此得到的产物为二维的贵金属纳米片状结构。使用本方法，能够将二维贵金属纳米片直接组装在合适的衬底上，且能使其站立在衬底上，这为以后的应用提供了极大的方便，大大地扩展了纳米片的应用范围；其三，制备所用的原料种类少且价廉易得，工艺过程简洁，对环境无污染，易于实现工业化生产。
作为有益效果的进一步体现，一是衬底优选为导体或半导体或绝缘体，使二维贵金属纳米材料可制备于任何衬底之上，大大地拓展了其的使用范围；二是金膜的厚度优选为30～40nm，即可在较薄的金膜厚度下，就能使贵金属纳米片顺利地成核、生长；三是贵金属的酸溶液优选为氯金酸溶液或硝酸银溶液或氯铂酸溶液，既使得原料的来源较为丰富，为制备不同的二维贵金属纳米材料奠定了基础，又使制备工艺更易实施且灵活。
附图说明
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的说明。
图1是对制得的贵金属纳米材料之一使用Philips X′Pert型X射线衍射(XRD)仪进行表征后得到的XRD谱图，图中的纵坐标为相对强度，横坐标为2倍衍射角。由该XRD谱图可知，其为银的衍射峰。从图中我们可以看出只含有(111)面的一个衍射峰，说明(111)面在整个产物中占据了主导的位置；
图2是对图1所示的贵金属纳米材料使用FEI Sirion 200型场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行观察后拍摄的FESEM照片，照片中的插图为其的局域放大照片。由这两张照片可看出，所有的片状物都分散地站立在衬底上，且其大小分布较均匀，片状物为梯形，尺寸在1～2μm之间，厚度在20nm左右；
图3是对图1所示的贵金属纳米材料使用JEOL-2010型透射电子显微镜(TEM)进行观察后拍摄的TEM照片，其中，图3a为银纳米片的TEM照片，图3b为相应的电子衍射照片，电子束的方向为垂直于纳米片的基面的方向。由这两张照片可知，纳米片的基面为(111)面，这也与图1所示的XRD谱图一致；
图4是对采用不同的电流密度制得的银的纳米产物使用FEI Sirion 200型场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行观察后拍摄的FESEM照片，其中，图4a为采用电流密度为1μA/cm2时制得的银的纳米产物的FESEM照片，由其可看到，银的纳米产物为银纳米片，其的边缘较光滑和整齐；图4b为采用电流密度为20μA/cm2时制得的银的纳米产物的FESEM照片，由其可看到，银的纳米产物为银纳米片，其的边缘开始粗糙；图4c为采用电流密度为50μA/cm2时制得的银的纳米产物的FESEM照片，由其可看出，银的纳米产物的形状仍然为片，但片的形状很不规则，边缘非常粗糙；图4d为采用电流密度为100μA/cm2时制得的银的纳米产物的FESEM照片，由其可看出，银的纳米产物的形状不再是片，而是尺寸较大的颗粒。由此我们可以得出结论：电流密度在贵金属纳米片的形成过程中起到至关重要的作用，在较高的电流密度条件下，银生长的速度较快，以一种等轴生长的模式快速生长，最终的产品为较大的颗粒。只有在较低的电流密度条件下，银生长的速度较慢，银以一种非平衡的模式生长，最终的产品为纳米片。以上结论经大量的试验，同样适用于其它贵金属纳米片，如金纳米片、铂纳米片等。
具体实施方式
首先用常规方法制得或从市场购得作为衬底的导体、半导体和绝缘体，作为贵金属的酸溶液的氯金酸溶液、硝酸银溶液和氯铂酸溶液，作为分散剂的聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙烯吡咯烷酮K40。接着，
实施例1
制备的具体步骤为：先于衬底的表面蒸镀金膜；其中，衬底为半导体，现选用硅片，金膜的厚度为30nm。再将其置于电解液中作为阴极在1μA/cm2的电流下电沉积7h，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L：3g/L的比例配制；其中，电沉积电流为恒电流，贵金属的酸溶液为硝酸银溶液，聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30。然后经洗涤、干燥；其中，洗涤为用去离子水洗涤2次，干燥为于常温下用氮气吹干。从而制得如图1中的曲线、如图2和图3、以及如图4a所示的二维贵金属银的纳米材料。
实施例2
制备的具体步骤为：先于衬底的表面蒸镀金膜；其中，衬底为半导体，现选用硅片，金膜的厚度为33nm。再将其置于电解液中作为阴极在10μA/cm2的电流下电沉积6h，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L：4g/L的比例配制；其中，电沉积电流为恒电流，贵金属的酸溶液为硝酸银溶液，聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30。然后经洗涤、干燥；其中，洗涤为用蒸馏水洗涤2次，干燥为于常温下用氮气吹干。从而制得如图1中的曲线、如图2和图3、以及近似于图4a所示的二维贵金属银的纳米材料。
实施例3
制备的具体步骤为：先于衬底的表面蒸镀金膜；其中，衬底为半导体，现选用硅片，金膜的厚度为35nm。再将其置于电解液中作为阴极在20A/cm2的电流下电沉积5h，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L：5g/L的比例配制；其中，电沉积电流为恒电流，贵金属的酸溶液为硝酸银溶液，聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30。然后经洗涤、干燥；其中，洗涤为用去离子水洗涤2次，干燥为于常温下用氮气吹干。从而制得如图1中的曲线、如图2和图3、以及如图4b所示的二维贵金属银的纳米材料。
实施例4
制备的具体步骤为：先于衬底的表面蒸镀金膜；其中，衬底为半导体，现选用硅片，金膜的厚度为38nm。再将其置于电解液中作为阴极在30μA/cm2的电流下电沉积4h，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L：6g/L的比例配制；其中，电沉积电流为恒电流，贵金属的酸溶液为硝酸银溶液，聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30。然后经洗涤、干燥；其中，洗涤为用蒸馏水洗涤1次，干燥为于常温下用氮气吹干。从而制得如图1中的曲线、如图2和图3、以及近似于图4b所示的二维贵金属银的纳米材料。
实施例5
制备的具体步骤为：先于衬底的表面蒸镀金膜；其中，衬底为半导体，现选用硅片，金膜的厚度为40nm。再将其置于电解液中作为阴极在50μA/cm2的电流下电沉积3h，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L：7g/L的比例配制；其中，电沉积电流为恒电流，贵金属的酸溶液为硝酸银溶液，聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30。然后经洗涤、干燥；其中，洗涤为用去离子水洗涤1次，干燥为于常温下用氮气吹干。从而制得如图1中的曲线、如图2和图3、以及如图4c所示的二维贵金属银的纳米材料。
再分别选用作为衬底的导体或绝缘体，作为贵金属的酸溶液的氯金酸溶液或氯铂酸溶液，以及作为分散剂的聚乙烯吡咯烷酮K40，重复上述实施例1～5，同样制得近似于图1中的曲线，以及如或近似于图2～4所示的二维贵金属金或钯的纳米材料。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的二维贵金属纳米材料及其制备方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种二维贵金属纳米材料，包括衬底和其上的贵金属，其特征在于所述衬底上覆有金膜，所述覆有金膜的衬底上置有站立着的贵金属纳米片，所述站立着的贵金属纳米片的高度为0.5～1.5μm、宽度为0.5～2.5μm、厚度为15～25nm，所述贵金属为金属金或金属银或金属铂。
2.根据权利要求1所述的二维贵金属纳米材料，其特征是贵金属纳米片为梯形，且垂直站立于衬底上。
3.一种权利要求1所述二维贵金属纳米材料的制备方法，包括电沉积法，其特征在于是按以下步骤完成的：先于衬底的表面蒸镀金膜，再将其置于电解液中作为阴极在1～50μA/cm2的电流下电沉积3～7h，其中，电解液由贵金属的酸溶液与聚乙烯吡咯烷酮按浓度为1g/L∶3～7g/L的比例配制，然后经洗涤、干燥，制得二维贵金属纳米材料。
4.根据权利要求3所述的二维贵金属纳米材料的制备方法，其特征是衬底为导体或半导体或绝缘体。
5.根据权利要求3所述的二维贵金属纳米材料的制备方法，其特征是金膜的厚度为30～40nm。
6.根据权利要求3所述的二维贵金属纳米材料的制备方法，其特征是电沉积电流为恒电流。
7.根据权利要求3所述的二维贵金属纳米材料的制备方法，其特征是贵金属的酸溶液为氯金酸溶液，或硝酸银溶液，或氯铂酸溶液。
8.根据权利要求3所述的二维贵金属纳米材料的制备方法，其特征是聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30，或聚乙烯吡咯烷酮K40。
9.根据权利要求3所述的二维贵金属纳米材料的制备方法，其特征是干燥为于常温下用氮气吹干。
CN2008100251108A 2008-04-23 2008-04-23 二维贵金属纳米材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN101565840B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100251108A CN101565840B (zh) 2008-04-23 2008-04-23 二维贵金属纳米材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100251108A CN101565840B (zh) 2008-04-23 2008-04-23 二维贵金属纳米材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101565840A CN101565840A (zh) 2009-10-28
CN101565840B true CN101565840B (zh) 2010-11-17

Family

ID=41282198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100251108A Expired - Fee Related CN101565840B (zh) 2008-04-23 2008-04-23 二维贵金属纳米材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101565840B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103194751A (zh) * 2013-03-27 2013-07-10 中国科学院合肥物质科学研究院 银纳米颗粒修饰的镍纳米柱-氧化镍纳米片分级结构阵列及其制备方法和用途

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102233433B (zh) * 2010-05-08 2013-01-02 中国科学院合肥物质科学研究院 银纳米片构成的微米半球及其制备方法和用途
CN102464295A (zh) * 2010-10-30 2012-05-23 中国科学院合肥物质科学研究院 以银纳米片为基元的空心球微/纳结构阵列及其制备方法
CN102936739B (zh) * 2012-11-29 2014-11-05 湖南大学 可控电沉积金纳米线网络的制备方法
CN103305881B (zh) * 2013-03-05 2016-01-20 浙江师范大学 一种多孔网状金纳米片阵列及其制备方法
CN103789807B (zh) * 2014-01-06 2016-06-15 中国科学院合肥物质科学研究院 贵金属纳米结构单元构筑的纳米管阵列及制备方法及其在有机分子检测中的应用
CN105174194A (zh) * 2015-08-06 2015-12-23 中国科学院合肥物质科学研究院 金微纳结构阵列及其制备方法和用途
CN113912105B (zh) * 2021-11-23 2022-07-05 南京工业大学 一种制备和转移超薄大尺寸碘化铅纳米片的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1935671A (zh) * 2006-10-19 2007-03-28 大连理工大学 一种具有纳米带阵列结构的氧化钨材料及其制备方法
CN1958197A (zh) * 2006-11-16 2007-05-09 中国科学院长春应用化学研究所 一种银纳米片的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1935671A (zh) * 2006-10-19 2007-03-28 大连理工大学 一种具有纳米带阵列结构的氧化钨材料及其制备方法
CN1958197A (zh) * 2006-11-16 2007-05-09 中国科学院长春应用化学研究所 一种银纳米片的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2006-233290A 2006.09.07
JP特开2008-57023A 2008.03.13

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103194751A (zh) * 2013-03-27 2013-07-10 中国科学院合肥物质科学研究院 银纳米颗粒修饰的镍纳米柱-氧化镍纳米片分级结构阵列及其制备方法和用途
CN103194751B (zh) * 2013-03-27 2014-12-10 中国科学院合肥物质科学研究院 银纳米颗粒修饰的镍纳米柱-氧化镍纳米片分级结构阵列及其制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN101565840A (zh) 2009-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101565840B (zh) 二维贵金属纳米材料及其制备方法
Mohanty Electrodeposition: a versatile and inexpensive tool for the synthesis of nanoparticles, nanorods, nanowires, and nanoclusters of metals
Bera et al. Synthesis of nanostructured materials using template-assisted electrodeposition
Sun Silver nanowires–unique templates for functional nanostructures
Shinde et al. Morphological enhancement to CuO nanostructures by electron beam irradiation for biocompatibility and electrochemical performance
Sun et al. Cyclic voltammetry for the fabrication of high dense silver nanowire arrays with the assistance of AAO template
Cui et al. A general approach to electrochemical deposition of high quality free-standing noble metal (Pd, Pt, Au, Ag) sub-micron tubes composed of nanoparticles in polar aprotic solvent
Ye et al. Fluoride-assisted galvanic replacement synthesis of Ag and Au dendrites on aluminum foil with enhanced SERS and catalytic activities
Jiang et al. Oleate vesicle template route to silver nanowires
Zhang et al. Hybrid PdAg alloy-Au nanorods: Controlled growth, optical properties and electrochemical catalysis
Tang et al. Facile and rapid synthesis of spherical porous palladium nanostructures with high catalytic activity for formic acid electro-oxidation
Shen et al. DC electrochemical deposition of CdSe nanorods array using porous anodic aluminum oxide template
Han et al. Shape control of electrodeposited copper films and nanostructures through additive effects
Farghaly et al. Electroassisted codeposition of sol–gel derived silica nanocomposite directs the fabrication of coral-like nanostructured porous gold
Ascencio et al. Bioreduction synthesis of Eu− Au nanoparticles
US9624598B2 (en) Segmented metallic nanostructures, homogeneous metallic nanostructures and methods for producing same
Zhao et al. Enhanced electrochemical evolution of oxygen by using nanoflowers made from a gold and iridium oxide composite
Yang et al. Electrocatalytic properties of carbon fiber cloth-supported flower-like Au nanostructures towards ethanol electrooxidation
Song et al. Pt nanowire electrodes electrodeposited in PVP for methanol electrooxidation
Inguanta et al. A new route to grow oxide nanostructures based on metal displacement deposition. Lanthanides oxy/hydroxides growth
Wang et al. Electrodeposition of vertically standing Ag nanoplates and nanowires on transparent conductive electrode using porous anodic aluminum oxide template
ai Hu et al. Template preparation of high-density, and large-area Ag nanowire array by acetaldehyde reduction
Ye et al. Surfactant-free and controllable synthesis of hierarchical platinum nanostructures and their comparative studies in electrocatalysis, surface-enhanced Raman scattering and surface wettability
Taleb et al. Self-assembled thiolate functionalized gold nanoparticles template toward tailoring the morphology of electrochemically deposited silver nanostructure
KR101368404B1 (ko) 금속 나노입자 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101117

Termination date: 20150423

EXPY Termination of patent right or utility model