專利名稱：一種合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法涉及一種簡單的合成高產(chǎn)率、單分散性好的雙金屬核-殼納米結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
金屬納米結(jié)構(gòu)的各種性質(zhì)與其形貌，尺寸，組分等有很大的關(guān)系，因此精確地控制和設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)已成為納米材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。雙金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)由于其可能兼具兩種金屬的性質(zhì)，因而得到了廣泛關(guān)注。雙金屬核-殼結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的光學(xué)和催化性質(zhì)引起了科研工作者廣泛的關(guān)注。 在晶種上通過外延生長第二或第三種金屬是一種有效地控制合成雙金屬核-殼結(jié)構(gòu)的方法。作為一種比較新穎的方法楊培東曾利用Pt的六面體作為晶種外延生長Pd，得到了 Pt-Pd雙金屬的核-殼多面體結(jié)構(gòu)；田中群曾利用金的八面體作為晶種，外延生長Pd，Ag，分別得到了 Au-Pd，Au-Ag的核-殼六面體結(jié)構(gòu)；夏幼男利用Pd納米盤外延生長了 Pt。到目前為止，在水相中，利用晶種外延生長法合成Pd-Au核-殼多面體還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體的方法，其步驟是a.制備十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種取十六烷基溴化銨(CTAB)溶液于20mL的小瓶，加熱至60_90°C后，往小瓶加入氯鈀酸(H2PdCl4)，此時溶液顏色為黃棕色，使其反應(yīng)5分鐘后，再往小瓶加入抗壞血酸(AA)溶液，1分鐘后顏色變?yōu)榛疑?，使其?0-90°C持續(xù)反應(yīng)半小時，得十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd 六面體的晶種，從水浴鍋中取出放置冰箱保存?zhèn)溆?；b.置換十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd晶種為十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種取十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd晶種，置于40°C水浴鍋中，使結(jié)晶的十六烷基溴化銨溶解后，以12000rpm的轉(zhuǎn)速，離心15分鐘，用注射器小心的移取其上清液，然后加入十六烷基氯化吡啶(CPC)，并超聲分散，繼續(xù)以12000rpm的轉(zhuǎn)速，離心15分鐘，重復(fù)3次，最后十六烷基氯化吡啶(CPC)濃縮為lmL，得十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種，置于冰箱保存；
C.合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體 取十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種于IOmL離心管，將離心管置于30°C 的水浴鍋中，5分鐘后，分別依次往離心管加入溴化鉀(KBr)，氯金酸(HAuCl4),十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種以及抗壞血酸，每加入一種試劑，必須充分搖勻，在水浴反應(yīng)1. 5-3 小時，待反應(yīng)完成后，從水浴中取出離心管，將離心管以IOOOOrpm的轉(zhuǎn)速，離心10分鐘，然后用注射器從離心管取其上清液后，加入5mL三次蒸餾水，超聲分散后，再以6000rpm的轉(zhuǎn)速，離心5分鐘，用注射器從離心管取其上清液后，用蒸餾水清洗兩次后，得雙金屬Pd-Au 核-殼六面體。
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本發(fā)明以H2PdCl4為鈀源，抗壞血酸為還原劑，以十六烷基溴化銨為穩(wěn)定劑合成六面體的Pd種子，然后通過晶體外延生長法，以HAuCl4為Au源，抗壞血酸為還原劑，以十六烷基溴化吡啶為穩(wěn)定劑，在水相中合成了雙金屬Pd-Au核殼六面體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、首次在水相中合成了單分散的Pd-Au核_殼六面體；2、合成方法簡單——通過晶種外延生長法，以六面體的Pd顆粒為晶種，外延生長得到了 Pd-Au核-殼六面體；3、得到的產(chǎn)物產(chǎn)率高，單分散性好——產(chǎn)率可達(dá)90%以上，其粒徑為65士5nm左
右ο


圖1為本發(fā)明中合成的Pd六面體的晶種的掃描電子顯微鏡圖。圖2為本發(fā)明中當(dāng)不加Pd晶種，而其它條件相同時，得到的形貌圖。即在5mL的十六烷基氯化吡啶中加入50 μ L的KBr，100 μ L的HAuCl4,15 μ L的ΑΑ。圖3為本發(fā)明中合成的Pd-Au核-殼六面體的掃描電子顯微鏡圖。圖4為本發(fā)明合成的雙金屬Pd-Au核-殼六面體的高角暗場掃描投射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式為了更清楚地說明本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明再作進(jìn)一步的說明實(shí)驗(yàn)過程中使用的水均為三次蒸餾水，實(shí)驗(yàn)所用的試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)中所使用的玻璃儀器依次用王水(HCVHNO3 = 3:1)浸泡10分鐘，自來水沖洗三遍，蒸餾水超聲
清洗三遍，烘干使用。(1)本實(shí)施例所使用的儀器與試劑儀器電子天平(Mettler Toledo)；數(shù)顯恒溫水浴鍋(國華電器有限公司)；超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；臺式高速離心機(jī)(XiangYi H-1650)；磁力攪拌器 (IKA, RCT)；冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡(Hitachi S-4800)，場發(fā)射透射電子顯微鏡(Tecnai G2 F20 U-TWIN)；試劑=H2PdCl4, HAuCl4, KBr(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，抗環(huán)血酸(Alfa Aesar)，十六烷基溴化銨(北京經(jīng)科宏達(dá)生物技術(shù)有限公司)，十六烷基溴化吡啶(Sigma)。(2) 一種合成雙金屬Pd-Au核_殼六面體的方法，其步驟是a.制備十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種取10. 5mL 12. 5mM十六烷基溴化銨(CTAB)溶液于20mL的小瓶，置于水浴鍋中加熱至60-90°C后，往小瓶加入0. 5mL IOmM氯鈀酸(H2PdCl4)，此時溶液顏色為黃棕色，使其反應(yīng)5分鐘后，再往小瓶加入80 μ L新配置抗壞血酸(AA)溶液，1分鐘后顏色變?yōu)榛疑?，使其?0-90°C持續(xù)反應(yīng)半小時，得十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種，從水浴鍋中取出放置冰箱保存?zhèn)溆?；b.置換十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd晶種為十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種取IOmL十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd晶種，置于40°C水浴鍋中，使結(jié)晶的十六烷基溴化銨溶解后，以12000rpm的轉(zhuǎn)速，離心15分鐘，用注射器小心的移取其上清液，然后加入 IOOmM的十六烷基氯化吡啶(CPC)，并超聲分散，繼續(xù)以12000rpm的轉(zhuǎn)速，離心15分鐘，重復(fù)3次，最后十六烷基氯化吡啶(CPC)濃縮為lmL，得十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種，置于冰箱保存；c.合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體取5mL IOOmM十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種于IOmL離心管，將離心管置于30°C的水浴鍋中，5分鐘后，分別依次往離心管加入100 μ L的溴化鉀(KBr)，100 μ L氯金酸(HAuCl4) ,200 μ L十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種以及80 μ L抗壞血酸，每加入一種試劑，必須充分搖勻，在水浴反應(yīng)1. 5小時，待反應(yīng)完成后，從水浴中取出離心管，將離心管以IOOOOrpm的轉(zhuǎn)速，離心10分鐘，然后用注射器從離心管取其上清液后，加入5mL三次蒸餾水，超聲分散后，再以6000rpm的轉(zhuǎn)速，離心5分鐘，用注射器從離心管取其上清液后，用蒸餾水清洗兩次后，得雙金屬Pd-Au核-殼六面體。(3) Pd-Au核-殼六面體的合成及表征本發(fā)明分別對合成Pd-Au六面體的晶種，在不加Pd晶種條件下合成的金納米結(jié)構(gòu)以及合成的雙金屬Pd-Au核-殼六面體進(jìn)行了掃描電鏡的表征(SEM)，見圖1、圖2和圖3。 從圖1、圖2和圖3對比中可以看出在其它條件不變的條件下不加晶種，不能形成特定的納米結(jié)構(gòu)，說明Pd晶種在合成雙金屬納米結(jié)構(gòu)中起關(guān)鍵作用，由于Pd晶種的存在，使得抗壞血酸還原HAuCl4,并使得Au原子在Pd晶種表面按層狀生長方式生長，最終得到均一的核-殼結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。圖4從高角暗場投射電鏡可以清楚的看到，在Pd-Au核-殼結(jié)構(gòu)中，保持了原來的六面體形狀，說明Au是在Pd表面外延生長。
權(quán)利要求
1. 一種合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體的方法，其步驟是a.制備十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種取十六烷基溴化銨溶液于20mL的小瓶，加熱至60-90°C后，往小瓶加入氯鈀酸，此時溶液顏色為黃棕色，使其反應(yīng)5分鐘后，再往小瓶加入抗壞血酸溶液，1分鐘后顏色變?yōu)榛疑?使其在60-90°C持續(xù)反應(yīng)半小時，得十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種，從水浴鍋中取出，放置冰箱保存?zhèn)溆?；b.置換十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd晶種為十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種取十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd晶種，置于40°C水浴鍋中，使結(jié)晶的十六烷基溴化銨溶解后，以12000rpm的轉(zhuǎn)速，離心15分鐘，用注射器小心的移取其上清液，然后加入十六烷基氯化吡啶并超聲分散，繼續(xù)以12000rpm的轉(zhuǎn)速，離心15分鐘，重復(fù)3次，最后十六烷基氯化吡啶濃縮為lmL，得十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種，置于冰箱保存；c.合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體取十六烷基溴化銨穩(wěn)定的Pd六面體的晶種于IOmL離心管中，將離心管置于30°C的水浴鍋中，5分鐘后，分別依次往離心管加入溴化鉀，氯金酸，十六烷基氯化吡啶穩(wěn)定的Pd晶種以及抗壞血酸，每加入一種試劑，必須充分搖勻，在水浴反應(yīng)3小時，待反應(yīng)完成后，從水浴中取出離心管，將離心管以IOOOOrpm的轉(zhuǎn)速，離心10分鐘，然后用注射器從離心管取其上清液后，加入5mL三次蒸餾水，超聲分散后，再以6000rpm的轉(zhuǎn)速，離心5分鐘，用注射器從離心管取其上清液后，用蒸餾水清洗兩次后，得雙金屬Pd-Au核-殼六面體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種合成雙金屬Pd-Au核-殼六面體的方法。首先以H2PdCl4為鈀源，抗壞血酸為還原劑，以十六烷基溴化銨為穩(wěn)定劑合成六面體的Pd種子，然后通過晶體外延生長法，以HAuCl4為Au源，抗壞血酸為還原劑，以十六烷基溴化吡啶為穩(wěn)定劑，在水相中合成了雙金屬Pd-Au核-殼六面體。本發(fā)明方法利用兩步法在水相中合成Pd-Au核-殼六面體，其合成方法簡單，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物具有高的產(chǎn)率及其好的單分散性。
文檔編號C30B7/14GK102463352SQ20101054388
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者盧小泉, 唐智勇, 鞏建曉, 張翠忠, 張霞, 楊建東, 王金鳳 申請人:西北師范大學(xué)