CN1935650A - 高纯度SiO2胶体粒子的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯度SiO2胶体粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)将HAuCl4·4H2O水溶液和C6H5O7Na3·2H2O水溶液在搅拌下依次加入到沸水中，沸腾后即得所需金纳米粒子悬浮液；(2)将金纳米粒子悬浮液、氨水在搅拌下依次加入到已充分溶解PVP的戊醇中；(3)将0.2－0.4毫升正硅酸一酯在搅拌下加入体系中后继续搅拌；(4)将反应溶液离心即得高纯度的SiO2胶体粒子。利用该体系制备的高纯SiO2胶体粒子纯度高。所制得的高纯SiO2胶体粒子的形貌可以在针形棒、蛇形、空心管、空心胶囊、金@SiO2核壳结构胶体小球和以管为主体棒为分支的|－形之间进行调节。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种无机材料的制备方法，特别是一种多种具有独特形貌的高纯SiO2胶体粒子的制备方法。
二、背景技术
近年来报道了许多关于二氧化硅纳米结构的形貌选择合成工艺，因为具有可控形貌的二氧化硅纳米结构在催化、分离、传感器技术、生物探针及其光学等领域有着广泛的应用[见文献1-14]。例如可以制备直径在720-1000纳米范围的空心二氧化硅球的胶体模板法[见文献6]；合成Au@SiO2和SiO2@Ag核壳结构胶体小球的均匀摇晃法[见文献7]和化学渡法[见文献10]；合成一维二氧化硅纳米结构的多孔氧化铝模板法[见文献11，15]；合成二氧化硅纤维的溶剂蒸发法[见文献16]、表面活性剂导向法[见文献17-20]和两相酸性体系[见文献21]；合成二氧化硅纳米线或棒的无机盐法[见文献5]、Sol-Gel光电沉积法[见文献22]、共凝聚法[见文献14]和分子激光消融法[见文献23]。然而到目前为止，几乎所有已报道的制备方法都只能合成一到两种形貌的二氧化硅粒子，而且大部分所制得的二氧化硅粒子的产量低。{文献：[1]N.K.Raman，M.T.Anderson，C.J.Brinker，Chem.Mater。1996，8，1682-1701。[2]A.Sayari，Chem.Mater.1996，8，1840-1852。[3]X.Feng，G.E.Fryxell，L.-Q.Wang，A.Y.Kim，J.Liu，K.M.Kemner，Science 1997，276，923-26。[4]S.M.Yang，I.Sokolov，N.Coombs，C.T.Kresge，G.A.Ozin，Adv.Mater.1999，11，1427-1431。[5]C.Yu，J.Fan，B.Tian，D.Zhao，G.D.Stucky，Adv.Mater.2002，14，1742-1745。[6]F.Caruso，R.A.Caruso，H.Mhwald，Science 1998，282，1111-1114。[7]S.Liu，M.Han，Adv.Funct.Mater.2005，15，961-967。[8]S.Schacht，Q.Huo，I.G.Voigt-Martin，G.D.Stucky，F.Schüth，Science 1996，273，768-771。[9]H.Yang，N.Coombs，G.A.Ozin，Nature，1997，386，692-695。[10]J.Zhang，J.Liu，S.Wang，P.Zhan，Z.Wang，N.Ming，Adv.Funct.Mater.2004，14，1089-1096。[11]Z.Yang，Z.Niu，X.Cao，Z.Yang，Y.Lu，Z.Hu，C.C.Han，Angew，Chem，Int.Ed.2003，42，4201-4203。[12]J.H.Zhang，P.Zhan，Z.L.Wang，W.Y.Zhang，and N.B.Ming，J.Mater.Res.2003，18，649-653。[13]F.Marlow，M.D.McGehee，D.Zhao，B.F.Chmelka，G.D.Stucky，Adv.Mater.1999，11，632-636。[14]S.Giri，B.G.Trewyn，M.P.Stellmaker，V.S.-Y.Lin，Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，5038。[15]B.Yao，D.Fleming，M.A.Morris，S.E.Lawrence，Chem.Mater。2004，16，4851-4855。[16]P.J.Bruinsma，A.Y.Kim，J.Liu，S.Baskaran，Chem.Mater。[17]a}S.Che，A.E.Garcia-Bennett，T.Yokoi，K.Sakamoto，H.Kunieda，O.Terasaki，T.Tatsumi，Nat.Mater.2003，2，801；b}S.Che，Z.Liu，T.Ohsuna，K.Sakamoto，O.Terasaki，T.Tatsumi，Nature 2004，429，281；c}T.Ohsuna，Z.Liu，S.Che，O.Terasaki，Small 2005，1，233。[18]a)Y.Yang，M.Suzuki，S.Owa，H.Shirai，K.Hanabusa，Chem.Commun.2005，4462；b)Y.Yang，M.Suzuki，H.Shirai，A.Kurose，K.Hanabusa，Chem.Commun.2005，2032。[19]A.M.Seddon，H.M.Patel，S.L.Burkett，S.Mann，Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，2988。[20]B.Wang，C.Chi，W.Shan，Y.Zhang，N.Ren，W.Yang，Y.Tang，Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，2088-2090。[21]F.Kleitz，F.Marlow，G.D.Stucky，F.Schüth，Chem.Mater。2001，13，3587-3593。[22]S.J.Limmer，G.Cao，Adv.Mater.2003，15，427-431。[23]D.P.Yu，R.L.Hang，Y.Ding，H.Z.Zhang，Z.G.Bai，J.J.Wang，Y.H.Zou，W.Qian，G.C.Xiong，S.Q.Feng，Appl.Phys.Lett.1998，73，3076-3078}。
三、发明内容
1、发明目的：本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低的制备方法来制备多种具有独特形貌的高纯(约70-99％)SiO2胶体粒子。
2、技术方案：本发明所述的高纯度SiO2胶体粒子的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氯金酸(HAuCl4·4H2O)水溶液和柠檬酸钠(C6H5O7Na3·2H2O)水溶液在搅拌下依次加入到沸水中，沸腾(一段时间)后即得所需金纳米粒子悬浮液；
(2)将0.2-0.6毫升金纳米粒子悬浮液、0.2-0.6毫升氨水在搅拌下依次加入到20毫升已充分溶解0.2-3克PVP的20毫升戊醇中，其中调节溶液体系中金纳米颗粒、PVP和氨水的含量可获得不同形貌的目标SiO2胶体粒子，而且其中针形SiO2棒的长度直径比可以在1-20之间进行连续调节；
(3)将0.2-0.4毫升正硅酸一酯在搅拌下加入体系中后继续搅拌(时间12-24小时为宜)；
(4)将反应溶液离心即得高纯度的SiO2胶体粒子。
3、有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：(1)创造了具有新颖形貌的针形SiO2棒、蛇形SiO2、SiO2空心管、SiO2空心胶囊、Au@SiO2核壳结构胶体小球和以管为主体棒为分支的|-形SiO2胶体粒子。(2)所制得的SiO2胶体粒子的纯度高，约70-99％，不同形貌的SiO2胶体粒子具有不同的纯度。(3)可根据实用要求，通过简单地改变金纳米颗粒、PVP和氨水的含量，可制得形貌在针形棒、蛇形、空心管、空心胶囊、金@SiO2核壳结构胶体小球和以管为主体棒为分支的|-形之间任一形貌的SiO2胶体粒子。(4)可以进行大量生产。(5)工艺简单，对设备要求很低，费用低廉。
四、附图说明
图1是所制得的四种代表性形貌的SiO2胶体粒子的扫描或透射电子显微镜图，其中(a)空心管、(b-c)以管为主体棒为分支的|-形、(d)蛇形、(e-f)空心胶囊。
图2是所制得的具有不同长度直径比SiO2棒的代表性的扫描或透射电子显微镜图，其中(a-b)20、(c)10、(d)5、(e)3、(f)1。
五、具体实施方式
实施例1：SiO2空心管(图1a)的制备方法，其步骤是：
(1)将0.25毫升现制的金纳米颗粒悬浮液和0.55毫升氨水在搅拌下依次加入到20毫升已充分溶解1克PVP的20毫升戊醇中，继续搅拌30分钟；
(2)将0.2毫升正硅酸一酯在搅拌下加入体系中后继续搅拌12小时；
(3)将反应溶液离心即得高纯度的SiO2空心管。
实施例2：针形SiO2棒(图2a-b)的制备方法，其步骤是：
(1)将0.35毫升现制的金纳米颗粒悬浮液和0.45毫升氨水在搅拌下依次加入到20毫升已充分溶解1克PVP的20毫升戊醇中，继续搅拌30分钟；
(2)将0.2毫升正硅酸一酯在搅拌下加入体系中后继续搅拌12小时；
(3)将反应溶液离心即得高纯度的SiO2空心管。
实施例3：高纯度SiO2胶体粒子的制备，其步骤是：
(1)将0.6毫升现制的金纳米颗粒悬浮液和0.2毫升氨水在搅拌下依次加入到20毫升已充分溶解0.2克PVP的20毫升戊醇中，继续搅拌30分钟；
(2)将0.4毫升正硅酸一酯在搅拌下加入体系中后继续搅拌24小时；
(3)将反应溶液离心即得高纯度的SiO2空心管。
实施例4：高纯度SiO2胶体粒子的制备，其步骤是：
(1)将0.2毫升现制的金纳米颗粒悬浮液和0.6毫升氨水在搅拌下依次加入到20毫升已充分溶解3克PVP的20毫升戊醇中，继续搅拌30分钟；
(2)将0.3毫升正硅酸一酯在搅拌下加入体系中后继续搅拌15小时；
(3)将反应溶液离心即得高纯度的SiO2空心管。
Claims (4)
1、一种高纯度SiO2胶体粒子的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：
(1)将HAuCl4·4H2O水溶液和C6H5O7Na3·2H2O水溶液在搅拌下依次加入到沸水中，沸腾后即得所需金纳米粒子悬浮液；
(2)将0.2-0.6毫升金纳米粒子悬浮液、0.2-0.6毫升氨水在搅拌下依次加入到20毫升已充分溶解0.2-3克PVP的20毫升戊醇中；
(3)将0.2-0.4毫升正硅酸一酯在搅拌下加入体系中后继续搅拌；
(4)将反应溶液离心即得高纯度的SiO2胶体粒子。
2、根据权利要求1所述的高纯度SiO2胶体粒子的制备方法，其特征是在步骤(2)中，调节溶液体系中金纳米颗粒、PVP和氨水的含量可获得不同形貌的目标SiO2胶体粒子，而且其中针形SiO2棒的长度直径比在1-20之间进行连续调节。
3、根据权利要求1或2所述的高纯度SiO2胶体粒子的制备方法，其特征是在步骤(2)中，所述的不同形貌包括针形棒、蛇形、空心管、空心胶囊、Au@SiO2核壳结构胶体小球和以管为主体棒为分支的|-形的SiO2胶体粒子。
4、根据权利要求1所述的高纯度SiO2胶体粒子的制备方法，其特征是在步骤(2)中，所述的搅拌时间为12-24小时。
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| CN102078787A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-06-01 | 厦门大学 | 一种大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子的合成方法 |
| CN103523747A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-22 | 天津工业大学 | 一维核壳纳米结构的自组装制备 |
| RU2760689C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2021-11-29 | АЙДАРОВА Амина Ильшатовна | Способ улучшения растворения золота в воде, и водный золото-кварцевый концентрат, полученный этим способом |
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