[发明专利]一种纳米金属颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，特别涉及一种纳米金属颗粒的制备方法。

背景技术

纳米金属颗粒尺寸小，表面所占的体积百分数大，由于表面原子缺少相邻原子的牵制，表面原子键态和电子态与颗粒内部不同，有许多悬空键，表面原子配位不全，存在未饱和键，具有不饱和性，易与其它原子相结合而构成动力学稳定体系；因此金属颗粒粒径一旦进入纳米级的尺度，其比表面积迅速增加，表面活性加强，可在较低的温度下进行化学反应，表现出极高的化学催化效率。金属纳米颗粒作为催化剂材料，已逐步应用于加氢、氧化、还原和电化学反应等方面，目前主要用于汽车尾气净化催化、氨氧化催化、石油裂解催化、高能燃料电池等领域，并将具有广阔的应用前景。

金属纳米颗粒同时还具备独特的光学性质，其表面等离子体共振性质也是近年来的研究热点之一。金属纳米颗粒表面等离子体吸收的频率和宽度与金属颗粒的尺寸和形状有密切关系，也与金属本身的介电常数和周围介质的介电常数有关。通过控制金属纳米颗粒的尺寸、形貌和结构，可调节其表面等离子体共振峰位，使其可应用于生物单分子探测、生物标记、生物传感器、分子影像等方面，同时随着研究的深入其应用领域必将不断扩展。

由于纳米金属颗粒的现实和潜在应用潜力很大，尽管纳米金属形状控制合成的影响因素比较复杂，但经过纳米科技工作者的不懈探索和刻苦钻研,有关金属纳米颗粒形状控制合成方法已经取得了重要进展。目前的制备纳米金属材料的相关方法主要是液相法，包括模板法、液相化学还原法、微波辅助液相还原法和水（溶剂）热、微乳液法、化学还原法、光还原法和微波法等。例如：Zhang等利用琥珀酸(乙基己基)磺酸钠（Sodium dioctylsulfosuccinate，AOT）做表面活性剂，环己烷做连续相溶剂，硝酸银做银的前驱物，构成油包水型微乳液体系，制备银纳米颗粒。Brendan等首先配制得到聚乙烯基吡咯烷酮、柠檬酸钠、硝酸银和L-精氨酸的混合水溶液，然后加入硼氢化钠溶液，搅拌直至体系由灰黄色变为亮黄色，经金属氯化物灯照射后制备得到了十面体银纳米颗粒。Zhu等利用微波法在银的氨水溶液中制备银纳米颗粒，无需加入其它还原剂和保护剂，经过十几分钟就得到了单分散的银纳米颗粒。Zhou等在室温条件下，PVP水相体系中，利用氢氧化钠做引发剂，采用湿化学法快速制备得到了单分散金纳米颗粒。Shao等利用天门冬氨酸做还原剂，氯金酸做金的前驱物，制备得到了大量呈截三角形或六边形的金纳米片。

然而，现有纳米金属颗粒的制备方法均是采用了化学的方法在水溶液中来制备纳米金属颗粒，由于方法的局限性，合成的金属颗粒会有诸多问题，如分散性不佳、表面试剂吸附等问题。

Yang等人（ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION48（2009）8529-8531）公开了一种利用自燃烧方法制备金属混合物颗粒的方法。该方法利用金属盐、氧化剂和络合剂燃料在pH1-10的范围内在溶剂中形成溶胶；然后通过加热或蒸发去掉溶剂，形成凝胶，且在凝胶中保存络合剂燃料和氧化剂；将凝胶作为自燃烧反应的前驱体放在反应器中，在流动的非氧化性气体保护下或者真空中点燃；燃烧生成的气体产物，通过流动的非氧化性气体带走，产物即为金属与碳复合材料。本专利中，就是使用这种方法制备的金属与碳复合材料为前驱体，采用电子束辐照的办法，制备纳米尺度金属颗粒。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够精确控制金属纳米颗粒的大小、形貌、位置的纳米金属颗粒的制备方法。

技术方案：本发明提供的一种纳米金属颗粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）前驱体的分散：采用自燃烧方法制备金属和碳的混合颗粒作为前驱体，并将前驱体加入乙醇中，超声得前驱体悬浮液；

（2）辐照前样品的制备：将前驱体悬浮液滴加至透射电子显微镜的载网上，静置使乙醇挥干；

（3）纳米金属颗粒的制备：将载网置于透射电子显微镜中利用电子束照射，即得纳米金属颗粒。

步骤（1）中，所述前驱体与乙醇的用量比为1g：（10-100）ml。

步骤（1）中，超声时间为5-15min。

步骤（3）中，透射电子显微镜的真空度为1×10^-5Pa以上，灯丝亮度为1×10⁴-5×10⁶A/m²。