CN113097507B - 一种金属纳米颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种金属纳米颗粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属纳米颗粒及其制备方法和应用，属于生物、材料化学技术领域。包括以下步骤：将环肽溶液和金属前驱体溶液混合后，调节pH值至6～14，依次进行环肽自组装反应、金属离子还原以及金属纳米颗粒的生长，得到所述金属纳米颗粒，所述环肽溶液中的环肽包括surfactin类环肽、fengycin类环肽或iturin类环肽。本发明中，环肽是微生物分泌的生物表面活性剂，具有优异的表面活性和自组装特性，本发明通过控制pH值进行环肽自组装反应，环肽能自组装成介孔材料，用于合成超小尺寸且均匀、形状一致、催化活性高的金属纳米颗粒。

Description

一种金属纳米颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物、材料化学技术领域，尤其涉及一种金属纳米颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
贵金属纳米颗粒(NPs)被认为是燃料电池、储能、氧还原和众多工业化学反应中最有效、最有前途的催化剂。超小和高度分散的金属纳米粒子一般具有显著的催化活性。然而，固有的高表面能给合成具有可控尺寸、稳定性、形状和分散性的超小型纳米粒子带来了挑战。为了防止纳米粒子的团聚，开发了聚醚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸等封端剂，已用于合成完美的纳米粒子。然而，目前使用的许多封端剂都具有毒性，且难以去除导致催化活性降低。因此，需要探索节能、环保、可持续发展的绿色方法来合成均匀的金属NPs。
研究发现具有特定结构和尺寸的多孔材料如金属有机多孔MOF和共价有机框架材料COF被认为是有利于控制纳米生长的支撑材料。然而，这些多孔材料的合成方法比较复杂，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属纳米颗粒及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法利用环肽合成超小尺寸且均匀、形状一致、催化活性高的金属纳米颗粒，绿色，易于合成，成本低且没有额外添加还原剂。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种金属纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
将环肽溶液和金属前驱体溶液混合后，调节pH值至6～14，依次进行环肽自组装反应、金属离子还原以及金属纳米颗粒的生长，得到所述金属纳米颗粒，所述环肽溶液中的环肽包括surfactin类环肽、fengycin类环肽或iturin类环肽。
优选地，所述环肽为芽孢杆菌属分泌的环肽。
优选地，所述surfactin类环肽由包括以下步骤的方法制得：
将B.megaterium接种于Luria-Bertaini培养基中进行发酵，得到发酵液；
将所述发酵液进行第一离心，得到上清液；
调节所述上清液的pH值为2～4后，依次进行第二离心、甲醇萃取、过滤和真空旋转蒸发，得到所述surfactin类环肽。
优选地，所述环肽溶液的浓度为0.1～1mg/mL，所述金属前驱体溶液的浓度为1～20mg/mL，所述金属前驱体溶液与环肽溶液的体积比为1:1～3:1。
优选地，所述环肽自组装反应的温度为25～30℃，时间为8～20h。
优选地，所述金属离子还原的温度为25～30℃，时间为6～16h。
优选地，所述金属纳米颗粒的生长的温度为25～30℃，时间为8～16h。
优选地，所述金属前驱体溶液中的金属元素包括Pd和/或Pt。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的金属纳米颗粒。
本发明还提供了上述技术方案所述的金属纳米颗粒作为燃料电池催化剂的应用。
本发明提供了一种金属纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：将环肽溶液和金属前驱体溶液混合后，调节pH值至6～14，依次进行环肽自组装反应、金属离子还原以及金属纳米颗粒的生长，得到所述金属纳米颗粒，所述环肽溶液中的环肽包括surfactin类环肽、fengycin类环肽或iturin类环肽。本发明中，环肽是微生物分泌的生物表面活性剂，具有优异的表面活性和自组装特性，本发明通过控制pH值进行环肽自组装反应，在特定的pH值下，Surfactin类环肽(含有α-氨基酸残基)、fengycin类环肽或iturin类环肽(fengycin类环肽或iturin类环肽同样是由1个β-羟基脂肪酸和7～10个氨基酸肽链以酰胺键构成，且均含有α-氨基酸残基)自组装形成的介孔材料具有良好的多孔空间组织结构，可以限制纳米粒子的生长，导致NPs的大小可控，该介孔材料的多孔通道具有明显的分隔空间，致使金属NPs的聚集被最小化；同时在相应的pH值下环肽上的α-氨基酸残基表现出还原性，在没有额外添加还原剂的情况下还原金属离子。该介孔材料的网状脉络结构与孔道之间的协同作用表现出高度的比表面积，加强了内部NPs的催化活性，合成了超小尺寸且均匀、形状一致、催化活性高的金属纳米晶体。且在不使用外置还原剂的情况下定向合成超小的NPs(Pd，Pt和PdPtNPs)，并将其封装到孔隙中，再进行金属纳米颗粒的生长，得到金属纳米颗粒。本发明的制备方法绿色，易于合成，成本低和没有额外的添加还原剂，金属纳米颗粒的产率高。同时，本发明的环肽是芽孢杆菌属微生物分泌的一类抗菌、抗癌药物，对人体和动物无害，环保，提取方法简单，是一类可再生、绿色、低成本的高分子材料，与目前化学合成的形貌控制剂相比，不存在使用后的环境问题，对环境和生物无毒无害，符合低碳发展趋势，具有良好的应用前景。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的金属纳米颗粒，本发明制得的金属纳米颗粒不出现团聚的现象，活性明显提高。
附图说明
图1为实施例1中Pd NPs的TEM图；
图2为实施例1中Pd NPs的XPS图；
图3为实施例1中Pd NPs对催化氧化乙醇的CV图；
图4为实施例2中Pt NPs的TEM图；
图5为实施例3中PtPd NPs的TEM图；
图6为实施例3中PtPd NPs对催化氧化乙醇的CV图。
具体实施方式
本发明提供了一种金属纳米颗粒制备方法，包括以下步骤；
将环肽溶液和金属前驱体溶液混合后，调节pH值至6～14，依次进行环肽自组装反应、金属离子还原以及金属纳米颗粒的生长，得到所述金属纳米颗粒，所述环肽溶液中的环肽包括surfactin类环肽、fengycin类环肽或iturin类环肽。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
在本发明中，所述环肽优选为芽孢杆菌属分泌的环肽。
在本发明中，所述surfactin类环肽优选由包括以下步骤的方法制得：
将B.megaterium接种于Luria-Bertaini培养基中进行发酵，得到发酵液；
将所述发酵液进行第一离心，得到上清液；
调节所述上清液的pH值为2～4后，依次进行第二离心、甲醇萃取样品、过滤和真空旋转蒸发获，得到所述surfactin类环肽。
本发明将B.megaterium(巨大芽孢杆菌菌株)接种于Luria-Bertaini培养基中进行发酵，得到发酵液。
在本发明中，所述巨大芽孢杆菌菌株优选从土壤中分离出来，并保存于云南大学云南生物资源保护和利用国家重点实验室。
在本发明中，所述发酵的温度优选为28℃，时间优选为12～48h，所述发酵优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为150rpm。
本发明对所述发酵的接种量没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
得到发酵液后，本发明将所述发酵液进行第一离心，得到上清液。
在本发明中，所述第一离心的温度优选为4～25℃，时间优选为10～20min，所述第一离心的作用是移除细胞。
得到上清液后，本发明调节所述上清液的pH值为2～4后，依次进行第二离心、甲醇萃取、过滤和真空旋转蒸发，得到所述环肽。
在本发明中，所述调节所述上清液的pH值为2～4之前优选采用0.22μm过滤器过滤以确保细菌细胞完全被去除。
在本发明中，所述调节所述上清液的pH值使用的pH值调节剂优选为盐酸溶液，所述盐酸溶液的用的优选为2～6M，本发明对盐酸溶液的用量没有特殊的限定，能够保证所述上清液的pH值为2～4即可。
所述调节所述上清液的pH值为2～4后、进行第二离心之前，优选还包括储存在4～10℃的冰箱中12h的步骤。
在本发明中，所述第二离心的温度优选为4～25℃，时间优选为10～20min，所述第二离心的作用是获得粗的环肽。
本发明对所述甲醇萃取、过滤和真空旋转蒸发的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，所述甲醇萃取的作用是使不溶性杂质通过过滤去除。
所述真空旋转蒸发完成后，本发明优选将所得脂肽混合物溶解于甲醇溶液中，并用0.22μm的滤膜过滤，在HPLC系统中进行分析。
在本发明中，所述分析的参数优选为使用500～1000mg/L的标准surfactin用于确认脂肽混合物中组分。
在本发明中，所述HPLC系统的流动相优选为水(A)、甲醇(B)，在本发明中，所述HPLC系统的梯度程序优选为：以0～3min的45vol％～50vol％的甲醇；3～8min的50vol％～80vol％的甲醇；8～25min的80vol％～100vol％的甲醇进行测试。
所述分析完成后，本发明优选将所述脂肽混合物溶解于甲醇中，并用0.22μm的滤膜过滤，在LC-MS系统中进行分析。
在本发明中，所述LC-MS系统的液相条件优选为：色谱柱：Venusil XBP CN(100mmx 2.1mm,5μm)；进样量：10μL；针头到瓶底距离：3.0mm；进样速度：5.0μL·min-1；淋洗速度：10000μL·min-1，淋洗液的体积：2000μL；进样速度：100μL；流动相甲醇(A)和含有0.1wt％甲酸的5mmol·L-1乙酸铵溶液(B)，洗脱速度：400μL·min-1。在本发明中，所述LC-MS系统的质谱条件优选为：在ESI正离子模式下，采用选择性离子扫描SIR模式，在Spray Voltage喷雾电压：4500V；Sheach Gas Pressure鞘气压力；40arb；Aux Gas Pressure辅助气压力：15au；毛细管温度：270℃；扫描宽度：0.01s；扫描时间：0.04s；分辨率：0.80。
本发明在所述LC-MS系统中进行分析是作用是提取并确认环肽的存在。
在本发明中，所述环肽溶液的浓度优选为0.1～1mg/mL，所述金属前驱体溶液的浓度优选为1～20mg/mL，所述金属前驱体溶液与环肽溶液的体积比优选为1:1～3:1。
在本发明中，所述金属前驱体溶液中的金属元素优选包括Pd和/或Pt，当所述金属元素优选为Pd时，所述金属前驱体溶液的浓度优选为1～20mg/mL，当所述金属元素优选为Pt时，所述金属前驱体溶液的浓度优选为1～20mg/mL，当所述金属元素优选为Pt和Pt时，所述金属前驱体溶液中Pt和Pt的浓度独立地优选为1～20mg/mL。
本发明对调节pH值至6～14的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述环肽自组装反应的温度优选为25～30℃，时间优选为8～20h，更优选为10～12h、8～18h或12～20h，本发明中，所述环肽自组装反应得到白色的絮状物。
在本发明中，所述金属离子还原的温度优选为25～30℃，时间优选为6～16h，更优选为6～8h、10～12h或10～16h，本发明中，所述金属离子还原的过程中，反应溶液的颜色由无色变成浅黑色。
本发明优选将所得环肽自组装反应产物优选在摇床中摇2～7h后，再开始计算所述金属离子还原的时间，更优选为摇2～5或3～7h。
在本发明中，所述金属纳米颗粒的生长的温度优选为25～30℃，时间优选为8～16h，更优选为10～12h、8～10h或10～16h，本发明中，所述金属纳米颗粒的生长的过程中，溶液颜色由浅黑色变为黑色。
所述金属纳米颗粒的生长完成后，本发明优选将所得混合溶液在5000～8000转/秒，4～10℃的离心机中离心5～10min，然后丢弃上清液，所得固体用蒸馏水洗涤后再次离心1～2次，得到所述金属纳米颗粒。在本发明中，所述再次离心的转速优选为5000～8000转/秒，温度优选为4～10℃，每次离心的时间优选为5～10min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的金属纳米颗粒。
本发明还提供了上述技术方案所述的金属纳米颗粒作为燃料电池催化剂的应用。
本发明对所述应用的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的金属纳米颗粒及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
环肽提取
S1.将B.megaterium接种于Luria-Bertaini培养基中并在28℃，150rpm的条件下发酵12h。
S2.发酵液10000g在25℃的条件下离心10min，移除细胞。
S3.上清液采用0.22μm过滤器过滤，采用2M HCl容易将上清液调节至pH值为2，储存在10℃的冰箱中12h。
S4.样品12000g在25℃的条件下离心20min以获得粗的环肽。随后用甲醇萃取样品，再真空旋转蒸发仪上蒸发获得粗的脂肽混合物。
S5.脂肽混合物溶解于甲醇溶液中，并用0.22μm的滤膜过滤，在HPLC系统中进行了分析。分析参数为500mg/L的标准surfactin、标准fengycin和标准Iturin用于确认粗品中组分。流动相为水(A)、甲醇(B)。通过调整流动相的梯度程序，以甲醇和乙腈的浓度范围和梯度时间为研究重点，逐步优化。最终以0～3min的45vol％～50vol％的甲醇；3～8min的50vol％～80vol％的甲醇；8～25min的80vol％～100vol％的甲醇进行测试。
S6.脂肽混合物溶解于甲醇溶液中，并用0.22μm的滤膜过滤，在LC-MS系统中进行了分析。液相条件为：色谱柱：Venusil XBP CN(100mm x 2.1mm,5μm)；进样量：10μL；针头到瓶底距离：3.0mm；进样速度：5.0μL·min-1；淋洗速度：10000μL·min-1，淋洗液的体积：2000μL；进样速度：100μL；流动相甲醇(A)和含有0.1wt％甲酸的5mmol·L-1乙酸铵溶液(B)，洗脱速度：400μL·min-1，质谱条件为：在ESI正离子模式下，采用选择性离子扫描SIR模式，在Spray Voltage喷雾电压：4500V；Sheach Gas Pressure鞘气压力；40arb；Aux GasPressure辅助气压力：15au；毛细管温度：270℃；扫描宽度：0.01s；扫描时间：0.04s；分辨率：0.80。经过LC-MS系统进行分析确定了surfactin类环肽、fengycin类环肽和Iturin类环肽的存在。
S1.室温条件下，将3mL浓度为10mg/L的氯化钯溶液，加入到3mL浓度为10mg/mL的Surfactin中，并将pH调节至6，随后放置于30℃下反应12h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇2h，继续静置于30℃下反应12h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应12h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有Pd NPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在5000转/秒，4℃的离心机中离心10min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次，得到Pd NPs。
S3.用TEM分析Pd NPs的形貌，见图1。
S4.用XPS分析Pd NPs的化学成分及其价态，见图2。
S5.观察样品TEM图，可知，Pd NPs的平均尺寸在2～3nm。观察样品XPS图，可知，Pd3d的XPS显示，333.58eV(Pd 3d5/2)和339.58eV(Pd 3d3/2)处的一组双子对应Pd(0)，表明Pd(II)被成功还原为Pd(0)。
电催化性能测试
S1.电化学测量采用三电极系统组装，电化学工作站(CHI 660E，上海晨华股份有限公司)，在室温(25±1℃)下进行。玻璃碳工作电极(GCE，内径3mm，0.19cm2)、Pt丝和饱和甘汞电极分别作为对电极和参比电极。通过常规薄膜法对GCE进行电催化剂改性，制备工作电极。将0.5mg Pd NPs粉末与1μL Nafion(wt＝5％)溶液混合，通过超声处理1h后分散在100μL异丙醇和100μL去离子水中，制备催化剂墨水。
S2.电催化实验前，用不同粒径的Al2O3粉末对GCE进行抛光，用大量去离子水冲洗，然后用75wt％乙醇超声处理5min。将纯化后的GCE在K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]电解质溶液(1mmol/L，pH＝7.4)中检查，以确保电极的可逆性(ΔE＝59mV)。
S3.用蒸馏水清洗GCE表面，将按原样制备的3μL 0.1mg/mL催化剂油墨均匀滴到预先处理过的GCE表面，并在室温下干燥。采用电感耦合等离子体光学发射光谱(ICP-OES)测定电极上Pd的负载量。电化学测试在1M KOH溶液或1M KOH和1M CH3CH2OH混合溶液中进行，N2饱和。电化学测量前，首先在1M KOH溶液中以100mV·s-1的电压从-0.8～0.6V循环50～100次，激活催化剂。然后在相同电位范围内以50mV·s-1记录稳定的CV曲线，以估计每种催化剂的电化学活性表面积(ECSA)。电解液改用1M KOH与1M乙醇进行乙醇氧化反应(EOR)。通过几次快速的CV循环使催化剂在电解液中迅速平衡，然后在-0.2V下进行详细的CV循环(在-0.8～0.6V之间，10～50mV·s-1)或计时安培测量，ECSAs计算如下
ECSA＝Q/Cm 公式(1)
其中，Q为H解吸峰区的库仑电荷；m为电极表面Pd的质量；C为氢吸附常数(多晶Pd为405μC·cm-2)，结果如图3所示。
S4.CV结果显示，本发明合成的超小Pd NPs在碱性环境中对乙醇催化氧化反应表现出优异的催化效果。此外，这种通过Surfactin自组装形成介孔的纳米材料控制合成的PdNPs，由于Surfactin自组装形成的介孔结构，孔与孔洞之间界限分明，致使合成的Pd NPs具有很好抗CO中毒能力。
实施例2
Pt NPs的制备
S1.室温条件下，将6mL浓度为10mg/L的氯铂酸，加入到2mL浓度为10mg/L的Surfactin(提取方法与实施例1相同)中，并将pH调节至14，随后放置于25℃下反应18h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇6h，继续静置于25℃下反应8h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应8h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有PtNPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在8000转/秒，4℃的离心机中离心10min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次。
S3.用TEM分析PtNPs的形貌，见图4。
S4.观察样品TEM图4，可知，Pt NPs的的平均尺寸在1～2nm。
实施例3
PtPd NPs的制备
S1.室温条件下，将1mL浓度为10mg/L的氯化钯和氯铂酸混合，加入到1mL浓度为10mg/L的Surfactin(市售纯品，Fujifilm，Japan)中，并将pH调节至6，随后放置于25℃下反应20h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇3h，继续静置于25℃下反应16h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应16h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有PtPd NPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在5000转/秒，10℃的离心机中离心5min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次。
S3.用TEM分析PtPd NPs的形貌，见图5。
S4.观察样品TEM图，可知，Pd NPs的平均尺寸在2～3nm。
电催化性能测试
S1.电化学测量采用三电极系统组装，电化学工作站(CHI 660E，上海晨华股份有限公司)，在室温(25±1℃)下进行。玻璃碳工作电极(GCE，内径3mm，0.19cm2)、Pt丝和饱和甘汞电极分别作为对电极和参比电极。通过常规薄膜法对GCE进行电催化剂改性，制备工作电极。将1mg催化剂粉末与6μL Nafion(wt＝5％)溶液混合，通过超声处理2h后分散在250μL异丙醇和250μL去离子水中，制备催化剂墨水。
S2.电催化实验前，用不同粒径的Al2O3粉末对GCE进行抛光，用大量去离子水冲洗，然后用75wt％乙醇超声处理5min。将纯化后的GCE在K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]电解质溶液(1mmol/L，pH＝7.4)中检查，以确保电极的可逆性(ΔE＝59mV)。
S3.用蒸馏水清洗GCE表面，将按原样制备的36μL 0.1mg/mL催化剂油墨均匀滴到预先处理过的GCE表面，并在室温下干燥。采用电感耦合等离子体光学发射光谱(ICP-OES)测定电极上Pt和Pd的负载量。电化学测试在1M KOH溶液或1M KOH和1M CH3CH2OH混合溶液中进行，N2饱和。电化学测量前，首先在1M KOH溶液中以100mV·s-1的电压从-0.8～0.6V循环50～100次，激活催化剂。然后在相同电位范围内以50mV·s-1记录稳定的CV曲线，以评估每种催化剂的电化学活性表面积(ECSAs)。电解液改用1M KOH与1M乙醇进行乙醇氧化反应(EOR)。通过几次快速的CV循环使催化剂在电解液中迅速平衡，然后在-0.2V下进行详细的CV循环(在-0.8～0.6V之间，50mV·s-1)或计时安培测量，ECSA计算公式见公式(1)，结果如图6。
S4.CV结果表明，本发明合成的超小PtPd NPs在碱性环境中对乙醇催化氧化反应表现出优异的催化效果。而且，这种通过Surfactin自主装形成介孔结构，孔与孔洞之间具有明确界限，因此合成的PtPd NPs具有很好的抗CO中毒能力。
实施例4
fengycin制备Pd NPs
S1.室温条件下，将3mL浓度为10mg/L的氯化钯，加入到1mL浓度为10mg/L的fengycin(市售纯品，Sigma-Aldrich，USA)中，并将pH调节至6，随后放置于25℃下反应20h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇3h，继续静置于25℃下反应14h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应16h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有Pd NPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在5000转/秒，10℃的离心机中离心10min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次。
S3.用TEM分析Pd NPs的形貌，可观察到Pd NPs的平均尺寸在1～3nm。
实施例5
fengycin制备PtNPs
S1.室温条件下，将3mL浓度为10mg/L的氯铂酸溶液，加入到3mL浓度为10mg/mL的fengycin中，并将pH调节至6，随后放置于30℃下反应12h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇2h，继续静置于30℃下反应10h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应12h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有PtNPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在5000转/秒，4℃的离心机中离心10min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次，得到Pt NPs。
S3.用TEM分析Pd NPs的形貌，发现PtNPs的平均尺寸在2～3nm。
实施例6
fengycin制备PtPd NPs
S1.室温条件下，将1mL浓度为10mg/L的氯化钯和氯铂酸按比例(1；1～1:3)混合，加入到1mL浓度为10mg/L的fengycin中，并将pH调节至6，随后放置于25℃下反应20h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇3h，继续静置于25℃下反应17h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应18h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有PtPd NPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在7000转/秒，4℃的离心机中离心5min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次。
S3.用TEM分析PtPd NPs的形貌，PtPd NPs的平均尺寸在2～3nm。
实施例7
Iturin制备Pd NPs
S1.室温条件下，将3mL浓度为10mg/L的氯化钯，加入到1mL浓度为10mg/L的Iturin(市售纯品，Sigma-Aldrich，USA)中，并将pH调节至6，随后放置于25℃下反应12h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇3h，继续静置于25℃下反应17h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应16h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有Pd NPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在7000转/秒，10℃的离心机中离心5min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次。
S3.用TEM分析Pd NPs的形貌，可观察到Pd NPs的平均尺寸在1～3nm。
实施例8
Iturin制备Pt NPs
S1.室温条件下，将3mL浓度为10mg/L的氯铂酸，加入到3mL浓度为10mg/mL的Iturin(市售纯品，Sigma-Aldrich，USA)中，并将pH调节至6，随后放置于30℃下反应10h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇2h，继续静置于30℃下反应14h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应16h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有PtNPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在5000转/秒，4℃的离心机中离心10min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次，得到PtNPs。
S3.用TEM分析Pd NPs的形貌，发现Pt NPs的平均尺寸在2～3nm。
实施例9
Iturin制备PtPd NPs
S1.室温条件下，将1mL浓度为10mg/L的氯化钯和氯铂酸按1:1～1:3的比例混合，加入到1mL浓度为10mg/L的Iturin(市售纯品，Sigma-Aldrich，USA)中，并将pH调节至6，随后放置于25℃下反应8h，溶液中有白色的絮状物析出，随后将混合溶液放置于摇床中摇3h，继续静置于25℃下反应10h，溶液颜色由无色变成浅黑色，继续反应14h，溶液颜色即由浅黑色变为黑色，即得到含有PtPd NPs的混合溶液。
S2.将混合溶液在7000转/秒，4℃的离心机中离心5min，丢弃上清液，黑色固体用蒸馏水洗涤并在相同的转速下离心2次。
S3.用TEM分析PtPd NPs的形貌，PtPd NPs的平均尺寸在2～3nm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将环肽溶液和金属前驱体溶液混合后，调节pH值至6~14，依次进行环肽自组装反应、金属离子还原以及金属纳米颗粒的生长，得到所述金属纳米颗粒，所述环肽溶液中的环肽包括surfactin类环肽、fengycin类环肽或iturin类环肽；所述环肽均含有α-氨基酸残基，自组装形成的介孔材料具有多孔空间组织结构，限制纳米粒子的生长，导致NPs的大小可控，所述介孔材料的多孔通道具有明显的分隔空间，致使金属NPs的聚集被最小化；
所述金属前驱体溶液中的金属元素具体为Pd和/或Pt；
所述环肽自组装反应的温度为25~30℃，时间为8~20h；
所述金属离子还原的温度为25~30℃，时间为6~16h；
所述金属纳米颗粒的生长的温度为25~30℃，时间为8~16h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环肽为芽孢杆菌属分泌的环肽。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述surfactin类环肽由包括以下步骤的方法制得：
将B.megaterium接种于Luria-Bertaini培养基中进行发酵，得到发酵液；
将所述发酵液进行第一离心，得到上清液；
调节所述上清液的pH值为2~4后，依次进行第二离心、甲醇萃取、过滤和真空旋转蒸发，得到所述surfactin类环肽。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环肽溶液的浓度为0.1~1mg/mL，所述金属前驱体溶液的浓度为1~20mg/mL，所述金属前驱体溶液与环肽溶液的体积比为1:1~3:1。
5.权利要求1~4任一项所述制备方法制得的金属纳米颗粒。
6.权利要求5所述的金属纳米颗粒作为燃料电池催化剂的应用。
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