金屬納米粒子的製備方法
2023-09-17 05:58:45 1
專利名稱：金屬納米粒子的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種利用芳香雜環化合物-水體系中快速合成金屬納米粒子的製備方法背景技術納米粒子是處於宏觀物質和微觀物質之間渡態的物質存在形式。其表面是既無長程序又無短程序的非晶層，可以認為納米粒子表面原子的狀態更接近於氣態，而粒子內部的原子則可能呈有序排列。由於納米金屬具有極大的量子尺寸效應，表面效應和團簇效應。因此在許多催化反應過程中表現出奇特的性能例如，過渡金屬納米粒子催化劑已被成功地用於烯烴和二烯烴的氫解，丙烯腈水合反應制丙烯醯胺，光解水制氫氣和CO2的還原消除反應等，其催化活性和選擇性均強烈依賴於粒子尺寸的大小。表面穩定、尺寸均勻的納米金屬的製備方法及其物理化學性質的研究已成為熱點。為了研究金屬納米顆粒的物理化學性質，特別是與粒徑大小密切相關的性質，如何製備具有特定納米尺寸的粒子就顯得尤為重要。
目前，國際上製備納米顆粒較為常用的方法是用化學或電化學方法還原金屬離子。為了防止生成的納米粒子團聚，一般會在還原過程中加入一定量的保護劑以穩定生成的粒子。通常被用作保護劑的物質有線性高聚物、有機配體、表面活性劑、四烴基銨鹽和某些多相載體。Pt的超細粒子最早於1941年由Rampino，L.D.和Nord，F.F.通過還原Pt(II)和Pt(IV)製得，後來人們相繼用高聚物、多磷酸鹽、檸檬酸鈉和氫氧化鈉的混合物、草酸鹽作為穩定劑製備Pt納米粒子。
發明內容
本發明的目的在於為得到一種操作簡單、快速且普遍適用的製備更小粒徑的金屬納米粒子的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的基於前人的研究基礎，我們利用芳香雜環化合物作為穩定劑，在芳香雜環化合物-水體系中快速的製備金屬納米粒子。
一種金屬納米粒子的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟A.將Pt、Pd、Ru、Cu的金屬鹽溶於吡啶或噻吩以及水中製成溶液，其中芳香雜環化合物、水、金屬鹽類的質量比為1∶10-100∶0.01-0.05；B.將KBH4、NaBH4或者水合肼作為還原劑加入到上述溶液中，加入的還原劑與金屬鹽的摩爾比為1∶1.0-3.0，然後在0-80℃下攪拌反應1-1.5小時。
金屬鹽選自H2PtCl6、PdNO3、PdCl2、RuCl3、CuSO4、CuNO3的其中之一。
本發明製備的納米金屬粒子通過透射電子顯微鏡照片顯示最終產物粒徑分布在1.0-5.0nm；低能電子衍射分析表明是零價的金屬納米粒子。
本發明的突出特點是(1)製得的納米金屬粒子的粒徑小，在1.0-5.0nm之間，分散性好、無團聚現象；(2)反應溫度低且溫度適用範圍寬。0-80℃下均能得到較理想結果；(3)反應工藝操作簡單。
具體實施例方式
為進一步闡述本發明特提供以下實例。顯然本發明的實施方式並不限於下屬實施例125℃攪拌下，向5ml吡啶和10ml蒸餾水的溶液中加入0.02gH2PtCl6，形成淺黃色透明的液體，劇烈攪拌下加入0.1gKBH4。25℃下繼續攪拌1-1.5h，得到Pt納米粒子的膠體溶液。Pt納米粒子的的粒徑為2.5-3.0nm。透射電子顯微鏡照片顯示最終產物粒徑分布在1.0-5.0nm；低能電子衍射分析表明是零價的金屬納米粒子。
實施例2-4按照實例1的方法與步驟，但改變金屬組分為(2)PdNO3(3)CuSO4(4)RuCl3實施例5-8按照實例1的方法與步驟，將實例1-4的體系反應溫度分別設置為0℃、20℃、40℃、60℃。
實施例9在25℃攪拌下，向5ml噻吩和10ml蒸餾水的溶液中加入0.02gH2PtCl6，形成淺黃色透明的液體，劇烈攪拌下加入0.1gKBH4。25℃下繼續攪拌1-1.5h，得到Pt納米粒子的膠體溶液。
權利要求
1.一種金屬納米粒子的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟A.將Pt、Pd、Ru、Cu的金屬鹽溶於吡啶或噻吩以及水中製成溶液，其中芳香雜環化合物、水、金屬鹽類的質量比為1∶10-100∶0.01-0.05；B.將KBH4、NaBH4或者水合肼作為還原劑加入到上述溶液中，加入的還原劑與金屬鹽的摩爾比為1∶1.0-3.0，然後在0-80℃下攪拌反應1-1.5小時。
2.如權利要求1所說的方法，其特徵在於金屬鹽選自H2PtCl6、PdNO3、PdCl2、RuCl3、CuSO4、CuNO3的其中之一。
全文摘要
本發明公開了一種利用芳香雜環化合物作為保護劑製備金屬納米粒子的方法。將芳香雜環化合物，水以及金屬鹽混合得到前體溶液，此溶液於0－80℃攪拌下加入還原劑製得金屬納米粒子溶膠。透射電子顯微鏡照片顯示最終產物粒徑分布在1.0－5.0nm；低能電子衍射分析表明是零價的金屬納米粒子。
文檔編號B82B3/00GK1623889SQ20031011932
公開日2005年6月8日 申請日期2003年12月4日 優先權日2003年12月4日
發明者呂高孟, 錢廣, 齊彥興, 王曉來, 索繼栓 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所