一種金簇的製備方法
2023-05-20 01:20:11
專利名稱：一種金簇的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種金簇的製備方法，屬於金屬簇合物的製備技術領域。
背景技術：
團簇是指由幾個到幾百個乃至上萬個原子或分子結合在一起構成的相對穩定的集合體。它是單個原子到宏觀固體之間的過渡態。團簇在物理、化學等方面都有著很多既不同於單個原子，也不同於宏觀固體的特殊性質，具有廣泛潛在應用範圍，目前正在被科研工作者用來開發各種各樣的高靈敏度和高選擇性的分析與檢測新方法。在眾多類型的團簇粒子中，金簇有更為獨特的物理和化學性質，在催化反應、高靈敏度傳感器研製、質譜分析等領域均具有特色應用。已有的研究表明，金簇具有不同的結構和尺寸，並且不同尺寸金簇的催化能力、穩定性等不盡相同。金簇的結構與尺寸與其製備方法關係密切，如何通過製備過程來調控或獲得目標金簇離子，依然是一個挑戰性的課題。目前金簇的製備方法有磁控濺射、雷射濺射超聲分子束冷卻、雙雷射蒸發和雷射直接氣化等法，其中磁控濺射法產生的金簇較大，金原子數可達幾百，但設備複雜；雷射濺射超聲分子束冷卻也可產生幾百個原子的金簇，但因引入了高壓氣體，系統的真空控制難度大，應用不變；雙雷射蒸發法可得到100金原子以下的金簇，金簇數目相對有限；雷射直接氣化技術的設備相對簡單，但所生成的金簇數目比較有限，即使與化學原理結合，如將氯金酸和2-(4-羥基苯唑)苯甲酸的混合物，藉助基質輔助雷射解析，也只能得到不超過100 金原子的團簇正離子，得不到負離子金簇。歸納而言，目前還沒有一種比較簡單的方法，可以根據需要製備不同質量(特別是質量梯次)的金簇正離子和負離子。
發明內容
本發明的目的是提供一種能簡便地產生質荷比範圍寬的金簇正離子和負離子的製備方法。本發明提供的金簇製備方法，包括如下步驟在基底上蒸鍍金膜，將基質塗覆在金膜表面，用雷射轟擊所述金膜即得產品。上述的製備方法中，在線分析和鑑定所得金簇即可。上述的製備方法中，所述的基底可以是平滑的固體表面如載玻片、粗糙固體表面如毛玻璃和具有特殊周期結構的固體表明如光子晶體。上述的製備方法中，所述光子晶體可以是二氧化矽光子晶體或聚苯乙烯光子晶體，所述光子晶體可通過自組裝或其他方法組裝在所述基底上。上述的製備方法中，所述金膜可以經真空噴鍍或化學溼法沉積制的，厚度在 IOnm IOOOnm 之間，如 50nm。上述的製備方法中，所述雷射可為脈衝雷射，包括氮分子雷射、紫外半導體脈衝雷射等，頻率在2 30Hz之間，具體可為2Hz或30Hz，功率為最大功率的80% 100%之間， 具體可為80%或100%。
上述的製備方法中，所述轟擊在MALDI-T0F質譜儀(基質輔助雷射解析飛行時間質譜儀)或MALDI-FTICR質譜儀(基質輔助雷射解析傅立葉變換離子迴旋共振質譜儀)中進行。上述的製備方法中，所述基質可為2，5- 二羥基苯甲酸(DHB)、α -氰基_4_羥基肉桂酸(CCA)或3-氨基喹啉(3-AQ)或2-(4-羥基苯唑)苯甲酸(HABA)等。本發明提供的製備方法可得到系列的金簇，金簇的正離子質荷比高達20，000，金簇的負離子質荷比高達10，000，也提供了一種可直接利用質譜儀佩帶的雷射直接氣化金膜來簡便地產生質荷比範圍寬的金簇正離子和負離子的方法；本發明的方法中的基底和金膜可以重複使用，所製備的金簇可用於金簇的結構、催化反應和質譜質量校正研究等。
圖1為實施例1中HABA輔助金膜產生的金簇的正離子峰。圖2為實施例1中HABA輔助金膜產生的金簇的負離子峰。圖3為實施例2中DHB輔助金膜產生的金簇的正離子峰。圖4為實施例2中DHB輔助金膜產生的金簇的負離子峰。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。實施例1、金簇的製備(1) 二氧化矽顆粒的製備通過氨水催化正矽酸乙酯水解製備，具體方法如下將一隻圓底燒瓶置於恆溫水浴中，磁力攪拌，往其中依次加入一定量的無水乙醇、一定量的氨水、一定量的超純水、一定量的正矽酸乙酯，恆溫恆速下持續反應十幾個小時。反應完畢後依次用三蒸水和無水乙醇分別離心洗滌，最後二氧化矽顆粒保存在無水乙醇中備用。(2) 二氧化矽光子晶體的製備一定體積分數的二氧化矽顆粒的乙醇分散液倒入稱量瓶中，將載玻片豎直插入分散液中，室溫條件下通過蒸發誘導豎直生長法製備，具體的製備方法為將二氧化矽顆粒置於真空乾燥箱中乾燥。乾燥後的二氧化矽顆粒分散在無水乙醇中，得一定體積分數的二氧化矽顆粒的乙醇分散液。將二氧化矽顆粒的乙醇分散液倒入稱量瓶中，將載玻片豎直插入分散液中，室溫下隨著無水乙醇的蒸發，在靜電力和毛細管力的作用下，二氧化矽顆粒在載玻片表面組裝得到光子晶體。(3)金膜的製備稱取87mg的金和3mg的鉻，通過真空蒸鍍的方法首先在二氧化矽光子晶體的表面鍍一層鉻作為粘結層，然後蒸鍍一層金膜(JEE-4X真空鍍膜儀)，厚度為50nm。(4)金簇的製備將1 μ L 2- (4-羥基苯唑)苯甲酸(HABA)溶液(溶於乙腈和水的混合液，二者的體積比為1 1，含有5%。(V/V)三氟乙酸)滴在金膜表面，晾乾後，將上述塗覆有金膜的載玻片置於autoflex III (Bruker,USA)質譜儀中，用脈衝雷射進行轟擊，其頻率為2Hz，轟擊
4的功率為雷射最大功率的100% ；分別用線性正離子和線性負離子模式得到金簇的正離子峰和負離子峰質譜圖，分別如圖1和圖2所示，金簇正離子質荷比高達20，000，金簇負離子質荷比高達10，000。由上可知，本實施例得到了系列的質荷比範圍寬的金簇離子，其中金簇正離子質荷比上限可高達20，000，金簇負離子質荷比上限可達10，000。實施例2、金簇的製備(1) 二氧化矽顆粒的製備製備方法同實施例中步驟(1)。(2) 二氧化矽光子晶體的製備製備方法同實施例中步驟(2)。(3)金膜的製備稱取87mg金和3mg鉻，通過真空蒸鍍的方法首先在二氧化矽光子晶體的表面鍍一層鉻作為粘結層，然後蒸鍍一層金膜，厚度為50nm。(4)金簇的製備將IyL 2，5_ 二羥基苯甲酸(DHB)溶液(溶於乙腈和水的混合液，二者的體積比為1 1，含有5%。(V/V)三氟乙酸，溶液濃度為10mg/mL)滴在金膜表面，晾乾後，將上述製備有金膜的載玻片置於autoflex III(Bruker, USA)質譜儀中，用脈衝雷射進行轟擊，頻率為30Hz，轟擊的強度為雷射最大功率的80% ；分別用線性正離子和線性負離子模式得到金簇的正離子峰和負離子峰質譜圖，分別如圖3和圖4所示，金簇正離子質荷比高達13，000， 金簇負離子質荷比高達8，000。由上可知，本實施例得到了系列的質荷比範圍寬的金簇離子，其中金簇正離子質荷比上限可高達13，000，金簇負離子質荷比上限可達8，000。
權利要求
1.一種金簇的製備方法，包括如下步驟在基底上蒸鍍金膜，將基質塗覆在金膜表面， 用雷射轟擊所述金膜即得產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述基底為載玻片、毛玻璃或光子晶體。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述光子晶體為二氧化矽光子晶體或聚苯乙烯光子晶體。
4.根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特徵在於所述金膜的厚度為IOnm IOOOnm0
5.根據權利要求1-4中任一所述的方法，其特徵在於所述轟擊在MALDI-T0F質譜儀或MALDI-FT ICR質譜儀中進行。
6.根據權利要求1-5中任一所述的方法，其特徵在於所述雷射為脈衝雷射，所述脈衝雷射的頻率為2Hz 30Hz，功率為所述脈衝雷射的最大功率的80% 100%。
7.根據權利要求1-6中任一所述的方法，其特徵在於所述基質為2，5-二羥基苯甲酸、α-氰基-4-羥基肉桂酸或3-氨基喹啉或2-(4-羥基苯唑)苯甲酸。
全文摘要
本發明公開了一種金簇的製備方法。該方法包括如下步驟在基底上蒸鍍金膜，將基質塗覆在金膜表面，用雷射轟擊所述金膜即得產品。本發明提供的製備方法可得到系列的金簇，金簇的正離子質荷比高達20,000，金簇的負離子質荷比高達10,000，也提供了一種可直接利用質譜儀佩帶的雷射直接氣化金膜來簡便地產生質荷比範圍寬的金簇正離子和負離子的方法；本發明的方法中的基底和金膜可以重複使用，所製備的金簇可用於金簇的結構、催化反應和質譜質量校正研究等。
文檔編號C23C14/14GK102424952SQ20111039363
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月1日 優先權日2011年12月1日
發明者李晉成, 陳義, 馬力坡 申請人:中國科學院化學研究所