[发明专利]一种制备贵金属/有机功能小分子核壳结构纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备贵金属/有机功能小分子核壳结构纳米粒子的方法。

背景技术

核壳型纳米粒子是近年来备受关注的一类多功能新型材料，通过对裸核粒子包覆，能大大提高核粒子的稳定性和分散性，改变或增强它们原有的性质，为开发纳米材料多方面的潜在应用提供良好的契机。贵金属/有机核壳纳米粒子是以贵金属作为核或壳(其中贵金属主要包括Pt、Pd、Ag、Au及其合金等)所形成的核壳材料，通过调节核壳尺寸和化学成分可改变其性质，实现对纳米粒子性质的可控合成。由于贵金属团簇或胶体纳米化后，展现出很多新的光学和物理学性质，使得贵金属核壳材料在材料科学和分子电子学以及基于表面增强效应的荧光工程学领域具有广泛的应用前景，如用作催化剂、生物和化学传感、表面增强拉曼散色(SERS)研究和用作敏化标记等。

目前，贵金属/功能材料核壳纳米粒子的制备方法主要是通过两种途径：(1)通过耦合剂化学键将核与壳连接；(2)通过LBL技术，用不同电荷的材料交替包覆上去。第二种方法的优点是层与层间的作用通过电荷作用来完成，相对第一种方法对材料要求不高，不足是多步骤的作用会使一些小球没有被包覆，且静电之间的作用力较弱。而上述方法只适用于所选壳材料为无机金属氧化物(SiO₂、TiO₂等)和高分子材料等少数几种体系。

因此，有必要提供一种操作简便，适用于规模化生产的贵金属/有机小分子纳米粒子的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用液相原位反应法制备贵金属/有机分子核壳纳米粒子的方法。

本发明所提供的制备贵金属/有机分子核壳纳米粒子的方法，具体包括以下步骤：

1)将有机分子溶于有机溶剂中得到有机分子的饱和溶液；将氧化剂溶于有机溶剂中得到氧化剂的饱和溶液；在惰性气体保护条件下，将有机分子的饱和溶液和氧化剂的饱和溶液按照有机分子与氧化剂反应的化学剂量比混合，得到有机分子的阳离子自由基溶液；

2)在密封闭光及搅拌条件下，将贵金属纳米粒子与步骤1)中配制的有机分子的阳离子自由基溶液反应5-30min，控制有机分子的阳离子自由基溶液的浓度为0.1-10mM，洗涤，离心，得到贵金属/有机分子核壳结构纳米粒子。

步骤1)中所述的有机分子选自金属卟啉(Porphyran)、金属酞菁(Metal Phthalocyanine)、多环芳烃。

步骤1)中所述的氧化剂为高氯酸银与碘的混合物。

步骤1)中所述的有机溶剂为乙腈或二氯甲烷。

步骤1)中所述的惰性气体为氩气或者氮气。

步骤2)中所述的贵金属纳米粒子选自银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、金银双金属(Ag-Au)中的一种。贵金属纳米粒子的制备采用常规技术，即将贵金属盐溶于无机或有机溶剂中得到金属盐的溶液；将还原剂溶于有机或无机溶剂中得到还原剂的溶液；在加热搅拌的条件下，将贵金属盐溶液和还原剂溶液按金属盐与还原剂反应的化学计量比混合，加入表面活性剂反应，粒子的大小及形貌可通过调节原料的投入量及反应时间进行控制。反应完成后用乙醇洗涤、离心、干燥，并重新分散于乙腈溶液中待用。

本发明具有以下有益效果：

本发明所提供的制备方法操作简单易行，可大批量制备贵金属/有机核壳结构纳米粒子。可通过控制贵金属纳米粒子的种类、大小、形貌、有机分子的阳离子自由基溶液的浓度和反应时间等，达到对贵金属/有机核壳结构纳米粒子形貌的控制，并可根据需要进行后续加工如组装等手段提高性能。本发明所提供的方法为催化、化学传感、生物标记等领域提供了广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1制备的样品1^#的透射电子显微镜(TEM)图像。

图2为实施例1制备的样品1^#的X射线衍射(XRD)图像。

图3为实施例2制备的样品2^#的透射电子显微镜(TEM)图像。

图4为实施例2制备的样品2^#的X射线衍射(XRD)图像。

图5为实施例3制备的样品3^#的透射电子显微镜(TEM)图像。

图6为实施例3制备的样品3^#的X射线衍射(XRD)图像。

图7为实施例4制备的样品4^#的透射电子显微镜(TEM)图像。

图8为实施例4制备的样品4^#的X射线衍射(XRD)图像。