專利名稱：一種制備單分散金屬納米粒子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備單分散金屬納米粒子的方法。
背景技術(shù)：
貴金屬納米粒子在催化、醫(yī)藥、分析及生物等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前已經(jīng)發(fā)展了多種合成單一金屬納米粒子的方法，ElSayed МA 1996年在Science雜志上報(bào)道了金屬鉑納米粒子的合成，該方法以聚合物為分散劑、在惰性氣體保護(hù)下以氫氣還原金屬鉑離子得到了單分散的鉑納米粒子膠體溶液(science，1996，272∶1924)；基于類似的方法，國(guó)內(nèi)清華大學(xué)徐柏慶等人以聚丙烯酸鈉為保護(hù)劑制備了立方狀的金屬鉑膠體溶液，但該類方法只能適用于液相膠體溶液的制備，在批量合成上存在很大的困難(科學(xué)通報(bào)，2003，48，1919-1924)；Peng XG等人2003年在美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)志上報(bào)道了金、鉑納米粒子的合成(J.Am.Chem.Soc，2003，125∶14280)，該方法以可溶性金屬鹽為原料、在甲苯溶劑中合成了金、銅等納米粒子，該方法涉及了大量甲苯溶劑的使用。綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外所報(bào)道的貴金屬納米粒子的合成方法均只限于單一種類納米粒子的合成，且一般使用了大量的有機(jī)溶劑為液相體系，存在環(huán)境污染等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備單分散金屬納米粒子的方法。
本發(fā)明所提供的制備單分散金屬納米粒子的方法，是將金屬離子溶液在堿金屬氫氧化物、脂肪酸和有機(jī)極性溶劑的混合體系中進(jìn)行反應(yīng)，得到單分散金屬納米粒子。
其中，上述制備反應(yīng)的步驟是先將固體堿金屬氫氧化物加入到脂肪酸和有機(jī)極性溶劑的混合溶劑中，混合后加入金屬離子溶液在20-300℃下反應(yīng)，得到單分散金屬納米粒子。
制備過(guò)程中，脂肪酸與有機(jī)極性溶劑的體積比為1∶0.5-10；金屬離子溶液的濃度為0.01-0.5mol/L，金屬離子溶液與混合溶劑的體積比為1∶0.5-5；堿金屬氫氧化物與金屬離子的摩爾比為1-10∶1。所用的金屬離子可為金、銀、鈀、鉑、釕、銠或銥離子等，可以通過(guò)這些金屬的可溶性鹽，如硝酸鹽、鹽酸鹽等來(lái)提供。脂肪酸為油酸、硬脂酸或癸酸等。有機(jī)極性溶劑為乙醇、丙酮、乙二醇或丙三醇等。
本發(fā)明以脂肪酸和極性溶劑構(gòu)成混和溶劑體系，以可溶性金屬鹽和堿金屬氫氧化物為原料，來(lái)制備單分散金屬納米粒子。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便、安全、成本低、適用性廣，同時(shí)適用于多種貴金屬納米粒子的合成，克服了已有合成路線中采用大量有機(jī)溶劑所帶來(lái)的成本及環(huán)境污染問(wèn)題，所獲得的貴金屬納米粒子可以應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、催化及分析等領(lǐng)域。


圖1為實(shí)施例1所制備的銀X射線粉末衍射圖。
圖2為實(shí)施例1所制備的銀TEM電鏡檢測(cè)圖。
圖3為實(shí)施例2所制備的金X射線粉末衍射圖。
圖4為實(shí)施例2所制備的金TEM電鏡檢測(cè)圖。
圖5為實(shí)施例3所制備的鈀X射線粉末衍射圖。
圖6為實(shí)施例3所制備的鈀TEM電鏡檢測(cè)圖。
圖7為實(shí)施例4所制備的鉑X射線粉末衍射圖。
圖8為實(shí)施例4所制備的鉑TEM電鏡檢測(cè)圖。
圖9為實(shí)施例5所制備的釕X射線粉末衍射圖。
圖10為實(shí)施例5所制備的釕TEM電鏡檢測(cè)圖。
圖11為實(shí)施例6所制備的銠X射線粉末衍射圖。
圖12為實(shí)施例6所制備的銠TEM電鏡檢測(cè)圖。
圖13為實(shí)施例7所制備的銥X射線粉末衍射圖。
圖14為實(shí)施例7所制備的銥TEM電鏡檢測(cè)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、單分散銀納米粒子的制備稱取0.5g KOH加入20ml溶有5g硬脂酸的乙二醇溶劑中，充分反應(yīng)約30mins后，再稱取1g分析純硝酸銀溶于15mL水中，并將配成的銀離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在140℃反應(yīng)24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的深蘭色粉末。如圖1所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬銀；用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)金屬銀進(jìn)行形貌分析，從圖2中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在5-6nm之間。
實(shí)施例2、單分散金納米粒子的制備稱取0.5g NaOH加入10ml油酸、20ml丙酮的混合溶劑中，充分反應(yīng)約30mins后，再稱取0.4g分析純氯化金溶于10mL水中，并將配成的金離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在60℃反應(yīng)24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的深棕色粉末。如圖3所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬金；用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)金屬金進(jìn)行形貌分析，從圖4中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在5-6nm之間。
實(shí)施例3、單分散鈀納米粒子的制備稱取1gNaOH加入5ml癸酸、20ml乙醇的混合溶劑中，充分反應(yīng)約30mins后，再稱取0.6g分析純氯化鈀溶于20ml 0.4mol·L-1HCl溶液中，并將配成的鈀離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在80℃反應(yīng)24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖5所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬鈀；用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)金屬鈀進(jìn)行形貌分析，從圖6中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在3-4nm之間。
實(shí)施例4、單分散鉑納米粒子的制備稱取0.5gNaOH加入8ml油酸、15ml乙醇的混合溶劑中，充分反應(yīng)約30mins后，再稱取0.3g分析純氯鉑酸鉀于10mL水溶液中加熱使之溶解，并將配成的鉑離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在20℃反應(yīng)24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖7所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬鉑；用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)金屬鉑進(jìn)行形貌分析，從圖8中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在3-4nm之間。
實(shí)施例5、單分散釕納米粒子的制備稱取0.4gNaOH加入6ml油酸、20ml丙三醇的混合溶劑中，充分反應(yīng)約30mins后，再稱取0.5g分析純?nèi)然懭苡?2mL水溶液中，并將配成的釕離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在180℃反應(yīng)24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖9所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬釕；用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)金屬釕進(jìn)行形貌分析，從圖10中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在3-4nm之間。
實(shí)施例6、單分散銠納米粒子的制備稱取0.7gKOH加入16ml油酸、10ml乙醇的混合溶劑中，充分反應(yīng)約30mins后，再稱取0.4g分析純?nèi)然櫲苡?2mL水溶液中，并將配成的銠離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在120℃反應(yīng)24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖9所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬銠；用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)金屬銠進(jìn)行形貌分析，從圖10中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在2-3nm之間。
實(shí)施例7、單分散銥納米粒子的制備稱取0.8gKOH加入18ml油酸、10ml乙醇的混合溶劑中，充分反應(yīng)約30mins后，再稱取0.9g分析純?nèi)然炄苡?0mL水溶液中，并將配成的銥離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在160℃反應(yīng)24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖9所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬銥；用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)金屬銥進(jìn)行形貌分析，從圖10中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在2-3nm之間。
權(quán)利要求
1.一種制備單分散金屬納米粒子的方法，是將金屬離子溶液在堿金屬氫氧化物、脂肪酸和有機(jī)極性溶劑的混合體系中進(jìn)行反應(yīng)，得到所述單分散金屬納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)的步驟是先將固體堿金屬氫氧化物加入到脂肪酸和有機(jī)極性溶劑的混合溶劑中，混合后再加入金屬離子溶液在20-300℃下反應(yīng)，得到所述單分散金屬納米粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述脂肪酸與有機(jī)極性溶劑的體積比為1∶0.5-10；所述金屬離子溶液的濃度為0.01-0.5mol/L，金屬離子溶液與混合溶劑的體積比為1∶0.5-5；所述堿金屬氫氧化物與所述金屬離子的摩爾比為1-10∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述金屬離子為金、銀、鈀、鉑、釕、銠或銥離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述脂肪酸為油酸、硬脂酸或癸酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述有機(jī)極性溶劑為乙醇、丙酮、乙二醇或丙三醇。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備單分散金屬納米粒子的方法。本發(fā)明所提供的制備單分散金屬納米粒子的方法，是將金屬離子溶液在堿金屬氫氧化物、脂肪酸和有機(jī)極性溶劑的混合體系中進(jìn)行反應(yīng)，得到單分散金屬納米粒子。本發(fā)明以脂肪酸和極性溶劑構(gòu)成混和溶劑體系，以可溶性金屬鹽和堿金屬氫氧化物為原料，來(lái)制備單分散金屬納米粒子。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便、安全、成本低、適用性廣，同時(shí)適用于多種貴金屬納米粒子的合成，克服了已有合成路線中采用大量有機(jī)溶劑所帶來(lái)的成本及環(huán)境污染問(wèn)題，所獲得的貴金屬納米粒子可以應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、催化及分析等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B22F9/16GK1757470SQ200510109219
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者王訓(xùn), 莊京, 李亞棟 申請(qǐng)人:清華大學(xué)