CN1757470A - 一种制备单分散金属纳米粒子的方法 - Google Patents

一种制备单分散金属纳米粒子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备单分散金属纳米粒子的方法。本发明所提供的制备单分散金属纳米粒子的方法，是将金属离子溶液在碱金属氢氧化物、脂肪酸和有机极性溶剂的混合体系中进行反应，得到单分散金属纳米粒子。本发明以脂肪酸和极性溶剂构成混和溶剂体系，以可溶性金属盐和碱金属氢氧化物为原料，来制备单分散金属纳米粒子。本发明方法简便、安全、成本低、适用性广，同时适用于多种贵金属纳米粒子的合成，克服了已有合成路线中采用大量有机溶剂所带来的成本及环境污染问题，所获得的贵金属纳米粒子可以应用于生物、医药、催化及分析等领域。

Description

一种制备单分散金属纳米粒子的方法
技术领域
本发明涉及一种制备单分散金属纳米粒子的方法。
背景技术
贵金属纳米粒子在催化、医药、分析及生物等领域具有广泛的应用。目前已经发展了多种合成单一金属纳米粒子的方法，ElSayed МA 1996年在Science杂志上报道了金属铂纳米粒子的合成，该方法以聚合物为分散剂、在惰性气体保护下以氢气还原金属铂离子得到了单分散的铂纳米粒子胶体溶液(science，1996，272∶1924)；基于类似的方法，国内清华大学徐柏庆等人以聚丙烯酸钠为保护剂制备了立方状的金属铂胶体溶液，但该类方法只能适用于液相胶体溶液的制备，在批量合成上存在很大的困难(科学通报，2003，48，1919-1924)；Peng XG等人2003年在美国化学会会志上报道了金、铂纳米粒子的合成(J.Am.Chem.Soc，2003，125∶14280)，该方法以可溶性金属盐为原料、在甲苯溶剂中合成了金、铜等纳米粒子，该方法涉及了大量甲苯溶剂的使用。综上所述，目前国内外所报道的贵金属纳米粒子的合成方法均只限于单一种类纳米粒子的合成，且一般使用了大量的有机溶剂为液相体系，存在环境污染等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备单分散金属纳米粒子的方法。
本发明所提供的制备单分散金属纳米粒子的方法，是将金属离子溶液在碱金属氢氧化物、脂肪酸和有机极性溶剂的混合体系中进行反应，得到单分散金属纳米粒子。
其中，上述制备反应的步骤是：先将固体碱金属氢氧化物加入到脂肪酸和有机极性溶剂的混合溶剂中，混合后加入金属离子溶液在20-300℃下反应，得到单分散金属纳米粒子。
制备过程中，脂肪酸与有机极性溶剂的体积比为1∶0.5-10；金属离子溶液的浓度为0.01-0.5mol/L，金属离子溶液与混合溶剂的体积比为1∶0.5-5；碱金属氢氧化物与金属离子的摩尔比为1-10∶1。所用的金属离子可为金、银、钯、铂、钌、铑或铱离子等，可以通过这些金属的可溶性盐，如硝酸盐、盐酸盐等来提供。脂肪酸为油酸、硬脂酸或癸酸等。有机极性溶剂为乙醇、丙酮、乙二醇或丙三醇等。
本发明以脂肪酸和极性溶剂构成混和溶剂体系，以可溶性金属盐和碱金属氢氧化物为原料，来制备单分散金属纳米粒子。本发明方法简便、安全、成本低、适用性广，同时适用于多种贵金属纳米粒子的合成，克服了已有合成路线中采用大量有机溶剂所带来的成本及环境污染问题，所获得的贵金属纳米粒子可以应用于生物、医药、催化及分析等领域。
附图说明
图1为实施例1所制备的银X射线粉末衍射图。
图2为实施例1所制备的银TEM电镜检测图。
图3为实施例2所制备的金X射线粉末衍射图。
图4为实施例2所制备的金TEM电镜检测图。
图5为实施例3所制备的钯X射线粉末衍射图。
图6为实施例3所制备的钯TEM电镜检测图。
图7为实施例4所制备的铂X射线粉末衍射图。
图8为实施例4所制备的铂TEM电镜检测图。
图9为实施例5所制备的钌X射线粉末衍射图。
图10为实施例5所制备的钌TEM电镜检测图。
图11为实施例6所制备的铑X射线粉末衍射图。
图12为实施例6所制备的铑TEM电镜检测图。
图13为实施例7所制备的铱X射线粉末衍射图。
图14为实施例7所制备的铱TEM电镜检测图。
具体实施方式
实施例1、单分散银纳米粒子的制备
称取0.5g KOH加入20ml溶有5g硬脂酸的乙二醇溶剂中，充分反应约30mins后，再称取1g分析纯硝酸银溶于15mL水中，并将配成的银离子溶液加入混合溶剂中，搅拌均匀，置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在140℃反应24h后，所得沉淀经离心分离、洗涤、干燥后，得到带有金属光泽的深兰色粉末。如图1所示产物经X射线粉末衍射鉴定为金属银；用透射电子显微镜(TEM)对金属银进行形貌分析，从图2中可以看出其形貌为单分散纳米颗粒，粒径在5-6nm之间。
实施例2、单分散金纳米粒子的制备
称取0.5g NaOH加入10ml油酸、20ml丙酮的混合溶剂中，充分反应约30mins后，再称取0.4g分析纯氯化金溶于10mL水中，并将配成的金离子溶液加入混合溶剂中，搅拌均匀，置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在60℃反应24h后，所得沉淀经离心分离、洗涤、干燥后，得到带有金属光泽的深棕色粉末。如图3所示产物经X射线粉末衍射鉴定为金属金；用透射电子显微镜(TEM)对金属金进行形貌分析，从图4中可以看出其形貌为单分散纳米颗粒，粒径在5-6nm之间。
实施例3、单分散钯纳米粒子的制备
称取1gNaOH加入5ml癸酸、20ml乙醇的混合溶剂中，充分反应约30mins后，再称取0.6g分析纯氯化钯溶于20ml 0.4mol·L-1HCl溶液中，并将配成的钯离子溶液加入混合溶剂中，搅拌均匀，置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在80℃反应24h后，所得沉淀经离心分离、洗涤、干燥后，得到带有金属光泽的黑色粉末。如图5所示产物经X射线粉末衍射鉴定为金属钯；用透射电子显微镜(TEM)对金属钯进行形貌分析，从图6中可以看出其形貌为单分散纳米颗粒，粒径在3-4nm之间。
实施例4、单分散铂纳米粒子的制备
称取0.5gNaOH加入8ml油酸、15ml乙醇的混合溶剂中，充分反应约30mins后，再称取0.3g分析纯氯铂酸钾于10mL水溶液中加热使之溶解，并将配成的铂离子溶液加入混合溶剂中，搅拌均匀，置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在20℃反应24h后，所得沉淀经离心分离、洗涤、干燥后，得到带有金属光泽的黑色粉末。如图7所示产物经X射线粉末衍射鉴定为金属铂；用透射电子显微镜(TEM)对金属铂进行形貌分析，从图8中可以看出其形貌为单分散纳米颗粒，粒径在3-4nm之间。
实施例5、单分散钌纳米粒子的制备
称取0.4gNaOH加入6ml油酸、20ml丙三醇的混合溶剂中，充分反应约30mins后，再称取0.5g分析纯三氯化钌溶于12mL水溶液中，并将配成的钌离子溶液加入混合溶剂中，搅拌均匀，置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在180℃反应24h后，所得沉淀经离心分离、洗涤、干燥后，得到带有金属光泽的黑色粉末。如图9所示产物经X射线粉末衍射鉴定为金属钌；用透射电子显微镜(TEM)对金属钌进行形貌分析，从图10中可以看出其形貌为单分散纳米颗粒，粒径在3-4nm之间。
实施例6、单分散铑纳米粒子的制备
称取0.7gKOH加入16ml油酸、10ml乙醇的混合溶剂中，充分反应约30mins后，再称取0.4g分析纯三氯化铑溶于12mL水溶液中，并将配成的铑离子溶液加入混合溶剂中，搅拌均匀，置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在120℃反应24h后，所得沉淀经离心分离、洗涤、干燥后，得到带有金属光泽的黑色粉末。如图9所示产物经X射线粉末衍射鉴定为金属铑；用透射电子显微镜(TEM)对金属铑进行形貌分析，从图10中可以看出其形貌为单分散纳米颗粒，粒径在2-3nm之间。
实施例7、单分散铱纳米粒子的制备
称取0.8gKOH加入18ml油酸、10ml乙醇的混合溶剂中，充分反应约30mins后，再称取0.9g分析纯三氯化铱溶于10mL水溶液中，并将配成的铱离子溶液加入混合溶剂中，搅拌均匀，置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在160℃反应24h后，所得沉淀经离心分离、洗涤、干燥后，得到带有金属光泽的黑色粉末。如图9所示产物经X射线粉末衍射鉴定为金属铱；用透射电子显微镜(TEM)对金属铱进行形貌分析，从图10中可以看出其形貌为单分散纳米颗粒，粒径在2-3nm之间。

Claims (6)

1、一种制备单分散金属纳米粒子的方法，是将金属离子溶液在碱金属氢氧化物、脂肪酸和有机极性溶剂的混合体系中进行反应，得到所述单分散金属纳米粒子。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应的步骤是：先将固体碱金属氢氧化物加入到脂肪酸和有机极性溶剂的混合溶剂中，混合后再加入金属离子溶液在20-300℃下反应，得到所述单分散金属纳米粒子。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述脂肪酸与有机极性溶剂的体积比为1∶0.5-10；所述金属离子溶液的浓度为0.01-0.5mol/L，金属离子溶液与混合溶剂的体积比为1∶0.5-5；所述碱金属氢氧化物与所述金属离子的摩尔比为1-10∶1。
4、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述金属离子为金、银、钯、铂、钌、铑或铱离子。
5、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述脂肪酸为油酸、硬脂酸或癸酸。
6、根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述有机极性溶剂为乙醇、丙酮、乙二醇或丙三醇。
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