[发明专利]一种金纳米晶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属纳米材料领域，特别涉及一种挤压十二面体金纳 米晶体及其制备方法。

背景技术

金属纳米材料与体相金属材料相比具有优异的催化、光学、电子 学和磁学性能，尤其是金纳米材料被广泛应用于催化、电子、光学器 件和生物技术等多个领域。由于金属纳米材料的性能与其晶体形貌密 切相]，因此制备具有特定形态的金纳米晶体材料引起人们的广泛关 注，如Kim等于2004年在Angew.Chem.，Int.Ed.第43卷3673-3677页 报道了四面体金纳米晶体的制备；Li等于2007年在 Angew.Chem.，Int.Ed.第46卷3264-3268页报道了八面体金纳米晶的制 备；Sanchez-Iglesias等于2006年在Adv.Mater.第18卷2529-2534页 报道了十面体金纳米晶的制备；Xu等于2008年在Adv.Funct.Mater. 第18卷277-284页报道了二十面体金纳米晶的制备；Seo等于2008 年在Angew.Chem.，Int.Ed.第47卷763-767页报道了立方体金纳米晶的 制备；Jeong等于2009年在J.Am.Chem.Soc.第131卷1672-1673页报 道了菱形十二面体金纳米晶体的制备。

金的晶体结构属于面心立方晶体，面心立方晶体包括三个基础 面，分别为：(111)晶面、(100)晶面和(110)晶面，(111)晶面、 (100)晶面、(110)晶面上原子配位数分别为9、8、7，晶面上原子 配位数越少，晶面结构更开放，具有更高表面能，越倾向于结合其它 物质，化学活性也越高，例如作为催化剂可以提高催化效率。上述四 面体金纳米晶体、八面体金纳米晶体和十面体金纳米晶体的各晶面均 为(111)晶面，表面能较低。上述菱形十二面体金纳米晶体虽然晶面 均为(110)晶面，但均为单晶(110)面，不具备孪晶结构，而孪晶 结构的纳米晶体会表现出优异于单晶结构的晶体的诸多性质，例如银 纳米晶体中的孪晶间界可以作为原子向内或向外传递的纳米尺度的通 道，铜箔中高密度纳米级的孪晶可以大大提高其机械强度等。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种表面能较高，且具有单重 孪晶结构的金纳米晶体，所述金纳米晶体为挤压十二面体，挤压十二 面是是波兰数学家Steinhaus在他的著作《Mathematical Snapshots》中 提出的一种十二面体，英文名为quashed dodecahedron，它是由6个梯 形面和6个菱形面共12个面构成。所述挤压十二面体金纳米晶体中的 菱形面均为单晶(110)面，梯形面均单重孪晶(110)面，并且孪晶 缺陷引起的晶格张力可以影响金纳米晶体的价电子能级，从而提高其 催化性能。

本发明还提供一种挤压十二面体金纳米晶体的制备方法，包括：

a)、将N，N-二甲基甲酰胺加入反应容器中加热至100℃～155℃进 行第一次回流；

b)、将氯金酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液滴入回流后的N，N-二甲基 甲酰胺中，在100℃～150℃进行反应并进行第二次回流；

c)、反应容器内溶液变成亮黄色后停止反应，收集金纳米晶体沉 淀。

优选的，步骤a)在油浴中进行。

优选的，步骤a)中使用的N，N-二甲基甲酰胺的纯度不小于99.5％。

优选的，步骤b)中氯金酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液的浓度为 17.76毫摩尔/升～17.82毫摩尔/升。

优选的，步骤b)中进行反应并进行第二次回流的温度为 120℃～150℃。

优选的，步骤b)在油浴中进行。

优选的，所述反应容器中设有搅拌器。

优选的，步骤a)中所述将N，N-二甲基甲酰胺加入反应容器之前还 包括：将所述反应容器和搅拌器进行干燥。

优选的，还包括：将金纳米晶体沉淀水洗后干燥。

本发明提供了一种挤压十二面体金纳米晶体，由于所述晶体由6 个梯形面和6个菱形面组成，并且菱形面均为单晶(110)面，梯形面 均为单重孪晶(110)面，晶体表面能较高，并且孪晶缺陷引起的晶格 张力可以影响金纳米晶体的价电子能级，进而进一步提高其催化性能。

本发明还提供了上述挤压十二面体金纳米晶体的制备方法，按照 上述方法制备的挤压十二面体金纳米晶体表面能较高，催化性能好。

附图说明