本發(fā)明屬于核殼結(jié)構(gòu)納米復合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球的制備方法。

背景技術(shù)：

無論是在化學研究還是化工相關(guān)領(lǐng)域催化都具有核心地位，空心結(jié)構(gòu)納米復合材料作為催化劑能夠根據(jù)其類型和結(jié)構(gòu)特點配置不同的催化單元，多數(shù)的空心結(jié)構(gòu)為球形，此類中空球殼材料就是核殼結(jié)構(gòu)材料的前身，因為根據(jù)反應(yīng)物可以在球殼內(nèi)填充不同功能的內(nèi)核。另外，內(nèi)核的粒徑大小也是一個重要的指標。

在空心微球的制備過程中，實現(xiàn)空心通常采用犧牲模板的方法，例如以高分子材料、sio2或c為模板，構(gòu)筑空心微球的支撐體系，其中sio2模板制備空心材料需要以hf除去，高分子材料和c模板則需要通過燒結(jié)除去。無論是哪種方法操作流程都比較復雜，無法在一個容器內(nèi)直接制備出產(chǎn)物；且除掉模板都會一定程度的損壞球體。

空心結(jié)構(gòu)經(jīng)過幾個階段的演變逐漸形成核殼結(jié)構(gòu)：首先是單層空心外殼結(jié)構(gòu)，逐漸演變?yōu)檠笫[狀多層嵌套外殼結(jié)構(gòu)；這種多層嵌套外殼材料繼續(xù)發(fā)展，球殼內(nèi)不同空間分別包含不同納米顆粒，此時已經(jīng)發(fā)展到核殼結(jié)構(gòu)納米復合材料的成熟階段。另外，還有一種核殼結(jié)構(gòu)材料，外殼直接包覆在內(nèi)核外面，核殼之間沒有空隙。此類核殼結(jié)構(gòu)材料或以au、pt等貴金屬為內(nèi)核，或以fe3o4等磁性材料為內(nèi)核；外殼部分可以由多種材料組成如sio2、tio2等無機物或有機高分子材料。

核殼結(jié)構(gòu)納米復合材料的合成方法包括軟模板法、硬模板法、無模板法以及噴霧法，無論哪種方法制備的核殼結(jié)構(gòu)納米復合材料都鮮有涉及外殼負載金屬尤其是異種金屬。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述制備方法存在的缺點，提供一種操作簡單、一鍋反應(yīng)制備核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球的方法。

解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：將質(zhì)量分數(shù)為0.1％～0.3％的十六烷基三甲基溴化銨(ctab)水溶液加熱至70～90℃，加入質(zhì)量分數(shù)為1％～3％的naoh水溶液，恒溫攪拌10～20分鐘，再依次加入質(zhì)量分數(shù)為3.7％的甲醛水溶液、質(zhì)量分數(shù)為0.5％～3％的haucl4·4h2o水溶液、質(zhì)量分數(shù)為0.5％～3％的h2ptcl6·6h2o水溶液，70～90℃繼續(xù)攪拌10～30分鐘，然后向反應(yīng)液中滴加正硅酸乙酯(teos)和無水乙醇質(zhì)量比為1:1～2的混合液，滴加完后70～90℃攪拌反應(yīng)1～3小時，反應(yīng)完成后離心、洗滌、干燥，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球。

上述ctab水溶液與naoh水溶液、甲醛水溶液、haucl4·4h2o水溶液、h2ptcl6·6h2o水溶液的體積比為30:0.75:(2.50～6.25):1:2，優(yōu)選ctab水溶液與naoh水溶液、甲醛水溶液、haucl4·4h2o水溶液、h2ptcl6·6h2o水溶液的體積比為30:0.75:(4～5):1:2；

上述ctab與teos的質(zhì)量比為1:4～6，優(yōu)選ctab與teos的質(zhì)量比為1:5。

上述naoh水溶液中優(yōu)選naoh的質(zhì)量分數(shù)為2％。

上述haucl4·4h2o水溶液中優(yōu)選haucl4·4h2o的質(zhì)量分數(shù)為1％。

上述h2ptcl6·6h2o水溶液中優(yōu)選h2ptcl6·6h2o的質(zhì)量分數(shù)為1％。

本發(fā)明采用軟模板法一鍋反應(yīng)制備核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球，相比于其他制備核殼結(jié)構(gòu)納米材料的方法具有如下優(yōu)點：

1、操作簡單，一鍋反應(yīng)，反應(yīng)周期短，反應(yīng)過程易于控制，有極大的商業(yè)潛力。

2、綠色環(huán)保，傳統(tǒng)合成方法需要高溫煅燒或hf除掉模板，本反應(yīng)采用ctab作為結(jié)構(gòu)導向劑，將teos的水解產(chǎn)物定向沉積到內(nèi)核外面，即使后期需要除掉ctab，采用乙醇萃取法或水蒸氣高壓法即可完成。產(chǎn)物制備過程中僅需要極少量的低濃度naoh，降低了合成過程中的污染及安全隱患。

3、所合成核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球的內(nèi)核au的粒徑可控，負載的pt納米顆粒粒徑可控，sio2外殼厚度可控，不會造成au源、pt源的浪費，節(jié)約藥品，成本較低。

4、產(chǎn)品穩(wěn)定性高、催化效果好，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是實施例1制備的au@sio2負載pt納米球的透射電鏡照片。

圖2是實施例1制備的au@sio2負載pt納米球的x射線衍射圖。

圖3是實施例1制備的au@sio2負載pt納米球的紅外光譜圖。

圖4是實施例2制備的au@sio2負載pt納米球的透射電鏡照片。

圖5是實施例3制備的au@sio2負載pt納米球的透射電鏡照片。

圖6是實施例4制備的au@sio2負載pt納米球的透射電鏡照片。

圖7是實施例5制備的au@sio2負載pt納米球的透射電鏡照片。

圖8是實施例6制備的au@sio2負載pt納米球的透射電鏡照片。

圖9是實施例7制備的au@sio2負載pt納米球的透射電鏡照片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于這些實施例。

實施例1

將0.05gctab加入24ml去離子水中，攪拌均勻，水浴加熱至80℃后，加入0.6ml質(zhì)量分數(shù)為2％的naoh水溶液，80℃攪拌15分鐘，再依次加入3.5ml質(zhì)量分數(shù)為3.7％的甲醛水溶液、0.8ml質(zhì)量分數(shù)為1％的haucl4·4h2o水溶液、1.6ml質(zhì)量分數(shù)為1％的h2ptcl6·6h2o水溶液，80℃繼續(xù)攪拌10分鐘，然后向反應(yīng)液中滴加0.25gteos和0.5g乙醇的混合液，80℃攪拌反應(yīng)1小時，反應(yīng)完成后離心、洗滌，60℃干燥12小時，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球。

由圖1可見，所制備的au@sio2負載pt納米球形貌較好。由圖2可見，制備的核殼結(jié)構(gòu)納米復合材料的衍射峰與標準卡片一致，且物相較純，5個衍射峰分別對應(yīng)面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)au晶體的(111)、(200)、(220)、(311)、(222)的晶面。由于產(chǎn)物是雙金屬au和pt核殼結(jié)構(gòu)，au的晶格會發(fā)生收縮，其衍射峰位向大角度移動。由場發(fā)射透射電鏡表征結(jié)果可見，產(chǎn)物的內(nèi)核為au，sio2外殼上負載的是pt納米顆粒。由圖3可見，2.918和2.849cm^-1對應(yīng)模板劑ctab中c-h鍵的拉伸振動，主峰在1.066cm^-1附近，對應(yīng)si-o鍵的拉伸振動。

實施例2

本實施例中，滴加0.2gteos和0.4g乙醇的混合液，其他步驟與實施例1相同，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球(見圖4)。

實施例3

本實施例中，滴加0.3gteos和0.6g乙醇的混合液，其他步驟與實施例1相同，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球(見圖5)。

實施例4

本實施例中，加入2ml質(zhì)量分數(shù)為3.7％的甲醛水溶液，其他步驟與實施例1相同，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球(見圖6)。

實施例5

本實施例中，加入2.5ml質(zhì)量分數(shù)為3.7％的甲醛水溶液，其他步驟與實施例1相同，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球(見圖7)。

實施例6

本實施例中，加入3ml質(zhì)量分數(shù)為3.7％的甲醛水溶液，其他步驟與實施例1相同，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球(見圖8)。

實施例7

本實施例中，加入4ml質(zhì)量分數(shù)為3.7％的甲醛水溶液，其他步驟與實施例1相同，得到核殼結(jié)構(gòu)au@sio2負載pt納米球(見圖9)。