CN108941532A - 一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了金纳米材料制备技术领域的一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法，所述中空多孔管状结构的金纳米材料为外壳具有的多孔、内部为空腔的球形结构，球形结构的直径为100～300纳米，其空腔内径为5～200纳米，孔壁厚为10～50纳米，孔径为2～20纳米，本发明制备的中空多孔管状结构的金纳米材料尺寸均一、单分散性好，且制备的金纳米材料的球壳厚度可调、多孔结构可控，本发明制备工艺简单、操作方便、重复性好。

Description

一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法，具体为金纳米材料制备技术领域。
背景技术
纳米金即指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色依直径大小而呈红色至紫色。现有的金纳米材料无论是壳核结构还是笼状结构，其光学性能的可调性都不是很大，而且笼状结构所具有的仅仅是不连续开孔并且其孔率不高，相对来说，其比表面积不够大。为此，我们提出了一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法投入使用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法，所述中空多孔管状结构的金纳米材料为外壳具有的多孔、内部为空腔的球形结构，球形结构的直径为100～300纳米，其空腔内径为5～200纳米，孔壁厚为10～50纳米，孔径为2～20纳米。
优选的，该方法的具体步骤如下：
S1：将多元醇与表面活性剂混合，加入80～100ml的氯金酸分散液，随后添加浓度为0.1～0.5mol/L的反应剂，磁力搅拌30～50min，随后将上述溶液移入200ml的反应釜中；
S2：将反应釜内的溶液加热至200～400℃，并保温8～10h，自然冷却至室温后得到的沉淀物用水和乙醇通过磁分离反复冲洗4～6次，随后进行真空干燥；
S3：将步骤S2中的产物加入到40ml的无水乙醇溶液中振荡分散，并添加浓度为0.2～1mol/L的无机盐前驱体，搅拌均匀后，加入1～3ml氨水，超声搅拌15～30min后，缓慢滴加正硅酸乙酯溶液，之后继续反应搅拌6～8h；
S4：经真空干燥后制得金纳米复合微球，随后将复合微球分散到60～80ml 的乙醇和水的混合溶液中，离心搅拌20～30min后分别加入0.3～1g还原剂和3～5g碳酸铵，搅拌混合均匀；
S5：随后转移到200ml的高压反应釜中加热反应，自然冷却至室温后所得产物用磁分离超声洗涤4～5次，随后在60～80℃下真空干燥10～16h。
优选的，多元醇为分析纯的乙二醇、山梨醇、丙三醇、季戊四醇或戊二醇中的一种或多种的混合物。
优选的，表面活性剂为聚乙烯比咯烷酮、氯代十六烷基吡啶、十六烷基三甲基氯化铵或聚二丙烯基二甲基氯化铵中的一种。
优选的，反应剂为柠檬三酸和醋酸钠的混合物，其中柠檬三酸：醋酸钠＝1.5:0.6。
优选的，真空干燥的温度为60～80℃，时间为6～8h。
优选的，无机盐前驱体为无水硝酸银、三氟甲磺酸银或醋酸银中的一种或多种的混合物。
优选的，还原剂为硫酸亚铁、次氯酸、氢化铝锂和草酸中的一种。
优选的，离心搅拌的转速为6000～8000r/min，并重复搅拌3～5次，直至搅拌完全均匀。
优选的，加热温度为300～500℃，反应时间为3～5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的中空多孔管状结构的金纳米材料尺寸均一、单分散性好，且制备的金纳米材料的球壳厚度可调、多孔结构可控，本发明制备工艺简单、操作方便、重复性好。
附图说明
图1为本发明制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法，该方法的具体步骤如下：
S1：将乙二醇与聚乙烯比咯烷酮混合，加入80ml的氯金酸分散液，随后添加浓度为0.1mol/L的反应剂，磁力搅拌30min，随后将上述溶液移入200ml 的反应釜中；S2：将反应釜内的溶液加热至200℃，并保温8h，自然冷却至室温后得到的沉淀物用水和乙醇通过磁分离反复冲洗4次，随后进行真空干燥，真空干燥的温度为60℃，时间为6h；S3：将步骤S2中的产物加入到40ml 的无水乙醇溶液中振荡分散，并添加浓度为0.2mol/L的无水硝酸银，搅拌均匀后，加入1ml氨水，超声搅拌15min后，缓慢滴加正硅酸乙酯溶液，之后继续反应搅拌6h；S4：经真空干燥后制得金纳米复合微球，随后将复合微球分散到60ml的乙醇和水的混合溶液中，离心搅拌20min后分别加入0.3g硫酸亚铁和3g碳酸铵，搅拌混合均匀，离心搅拌的转速为6000r/min，并重复搅拌3次，直至搅拌完全均匀；S5：随后转移到200ml的高压反应釜中加热反应，自然冷却至室温后所得产物用磁分离超声洗涤4次，随后在60℃下真空干燥10h，加热温度为300℃，反应时间为3h。
实施例二
一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法，该方法的具体步骤如下：
S1：将山梨醇与氯代十六烷基吡啶混合，加入100ml的氯金酸分散液，随后添加浓度为0.5mol/L的反应剂，磁力搅拌50min，随后将上述溶液移入 200ml的反应釜中；S2：将反应釜内的溶液加热至400℃，并保温10h，自然冷却至室温后得到的沉淀物用水和乙醇通过磁分离反复冲洗6次，随后进行真空干燥，真空干燥的温度为80℃，时间为8h；S3：将步骤S2中的产物加入到40ml的无水乙醇溶液中振荡分散，并添加浓度为1mol/L的三氟甲磺酸银，搅拌均匀后，加入3ml氨水，超声搅拌30min后，缓慢滴加正硅酸乙酯溶液，之后继续反应搅拌8h；S4：经真空干燥后制得金纳米复合微球，随后将复合微球分散到80ml的乙醇和水的混合溶液中，离心搅拌30min后分别加入1g次氯酸和5g碳酸铵，搅拌混合均匀，离心搅拌的转速为8000r/min，并重复搅拌5次，直至搅拌完全均匀；S5：随后转移到200ml的高压反应釜中加热反应，自然冷却至室温后所得产物用磁分离超声洗涤5次，随后在80℃下真空干燥16h，加热温度为500℃，反应时间为5h。
实施例三
一种中空多孔管状结构的金纳米材料及其制备方法，该方法的具体步骤如下：
S1：将季戊四醇与聚二丙烯基二甲基氯化铵混合，加入90ml的氯金酸分散液，随后添加浓度为0.3mol/L的反应剂，磁力搅拌40min，随后将上述溶液移入200ml的反应釜中；S2：将反应釜内的溶液加热至300℃，并保温9h，自然冷却至室温后得到的沉淀物用水和乙醇通过磁分离反复冲洗5次，随后进行真空干燥，真空干燥的温度为70℃，时间为7h；S3：将步骤S2中的产物加入到40ml的无水乙醇溶液中振荡分散，并添加浓度为0.6mol/L的醋酸银，搅拌均匀后，加入2ml氨水，超声搅拌20min后，缓慢滴加正硅酸乙酯溶液，之后继续反应搅拌7h；S4：经真空干燥后制得金纳米复合微球，随后将复合微球分散到70ml的乙醇和水的混合溶液中，离心搅拌25min后分别加入0.5g氢化铝锂和4g碳酸铵，搅拌混合均匀，离心搅拌的转速为7000r/min，并重复搅拌4次，直至搅拌完全均匀；S5：随后转移到200ml的高压反应釜中加热反应，自然冷却至室温后所得产物用磁分离超声洗涤5次，随后在70℃下真空干燥14h，加热温度为400℃，反应时间为4h。
综合以上所述，本发明的最佳实施例为实施例三，其制备的中空多孔管状结构的金纳米材料尺寸均一、单分散性好，且制备的金纳米材料的球壳厚度可调、多孔结构可控，本发明制备工艺简单、操作方便、重复性好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明 发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种中空多孔管状结构的金纳米材料，其特征在于：所述中空多孔管状结构的金纳米材料为外壳具有的多孔、内部为空腔的球形结构，球形结构的直径为100～300纳米，其空腔内径为5～200纳米，孔壁厚为10～50纳米，孔径为2～20纳米。
2.一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
S1：将多元醇与表面活性剂混合，加入80～100ml的氯金酸分散液，随后添加浓度为0.1～0.5mol/L的反应剂，磁力搅拌30～50min，随后将上述溶液移入200ml的反应釜中；
S2：将反应釜内的溶液加热至200～400℃，并保温8～10h，自然冷却至室温后得到的沉淀物用水和乙醇通过磁分离反复冲洗4～6次，随后进行真空干燥；
S3：将步骤S2中的产物加入到40ml的无水乙醇溶液中振荡分散，并添加浓度为0.2～1mol/L的无机盐前驱体，搅拌均匀后，加入1～3ml氨水，超声搅拌15～30min后，缓慢滴加正硅酸乙酯溶液，之后继续反应搅拌6～8h；
S4：经真空干燥后制得金纳米复合微球，随后将复合微球分散到60～80ml的乙醇和水的混合溶液中，离心搅拌20～30min后分别加入0.3～1g还原剂和3～5g碳酸铵，搅拌混合均匀；
S5：随后转移到200ml的高压反应釜中加热反应，自然冷却至室温后所得产物用磁分离超声洗涤4～5次，随后在60～80℃下真空干燥10～16h。
3.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，多元醇为分析纯的乙二醇、山梨醇、丙三醇、季戊四醇或戊二醇中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，表面活性剂为聚乙烯比咯烷酮、氯代十六烷基吡啶、十六烷基三甲基氯化铵或聚二丙烯基二甲基氯化铵中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，反应剂为柠檬三酸和醋酸钠的混合物，其中柠檬三酸：醋酸钠＝1.5:0.6。
6.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，真空干燥的温度为60～80℃，时间为6～8h。
7.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，无机盐前驱体为无水硝酸银、三氟甲磺酸银或醋酸银中的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，还原剂为硫酸亚铁、次氯酸、氢化铝锂和草酸中的一种。
9.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，离心搅拌的转速为6000～8000r/min，并重复搅拌3～5次，直至搅拌完全均匀。
10.根据权利要求2所述的一种中空多孔管状结构的金纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，加热温度为300～500℃，反应时间为3～5h。
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