[发明专利]一种金铑空心纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及金属纳米空心球，具体涉及一种具有模拟酶催化功能的金铑空心纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料具有很多宏观状态不具有的新特性和新功能，其研究和应用日益广泛；其中贵金属纳米材料是近年的研究和应用热点之一。贵金属纳米材料由一些稀有昂贵的金属材料，如金、钌、铑、钯、铂等贵金属贵组成的纳米材料，如纳米金、纳米铂、纳米钯等。

贵金属纳米颗粒有着突出的催化性能，可用作催化剂促使多种化学反应的进行。贵金属的催化性能受到如颗粒大小，比表面积，结晶性，颗粒形貌、尺寸，表面结构和活性位置等多种因素的影响。贵金属纳米粒子的反应活性和选择性主要取决于暴露在粒子表面的晶面，纳米晶体的不同晶面在反应中对分子的吸附和脱附的能力不同，可影响催化剂的活性和选择性因此，调控粒子的形貌和尺寸是改变贵金属纳米颗粒催化性能的一种重要方式。研究人员采用不同的方法已经成功制备出多种形貌的贵金属纳米粒子。典型结构有金纳米棒、金纳米笼、纳米铂线、空心纳米铂、四面体铂、立方体钯等。

铑是一种重要的贵金属。铑(音老)，英文Rhodium，源自rhodon，元素符号Rh,意为“玫瑰”，因为铑盐的溶液呈现玫瑰的淡红色彩。单体铑是一种稀少的贵金属。颜色为银白色，金属光泽，不透明。硬度4～4.5，相对密度12.5。熔点高，为1955℃。化学性质稳定。但研究发现纳米铑具有很好的催化特性，如催化加氢反应、催化烯烃甲酰化反应、双氧水催化反应等。目前制备的纳米铑多为实心纳米铑，直径约4nm左右。因为粒径较小，对铑的各种催化性能的发挥有所限制。因此对纳米铑进行形状调控显得尤为重要。球状结构是比表面积最大的一种立体结构，虽然已经有空心纳米铂和空心纳米钯的报道，但目前尚无空心纳米铑的制备相关文献。

纳米金胶也称胶体金(colloidalgold)，可以利用溶液中金离子(Au³⁺)被还原而生成(Au)，多个单个金纳米颗粒分散在水溶液中将会形成金胶，呈胶状溶液。金胶溶液具有尺寸效应，随着直径尺寸大小不同，而具有不同的光散射作用，从而使得胶体金溶液呈现出酒红色、红色、橙红色、紫红色等各种不同的颜色。纳米金具有较好的生物相容性，可以通过金硫键、金氨键和金羧键与蛋白或者核酸直接结合。利用这一特性，纳米金多用于生物大分子的标记。此外，纳米金还具有容易制备、相对较大的比表面积等特点,已被广泛用于生物分子(如核酸、蛋白质、多糖甚至是细胞)的检测。此外，纳米金还被广泛应用于纳米器件、生物医学、信息科技等高端领域。

如能结合纳米金和纳米铑的各自优势，合成一种新型复合物，则能同时具备既可与蛋白、核酸等生物大分子结合的能力，也具有多种催化能力，可以极大的拓展其应用范围和应用潜力。本专利针对空心铂的制备方法进行改进，制备了金铑空心纳米球。首先利用水相还原法制备出钴溶胶，再利用钴的还原能力把铑从铑离子还原成单个原子，以钴为核心形成空心结构，从而制备金铑纳米空心球。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金铑空心纳米材料及制备该空心纳米材料的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的金铑空心纳米复合材料中金与铑的摩尔比为1：6～10，空心纳米复合材料的直径为20nm至70nm。

本发明制备所述金铑空心纳米复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、制备钴溶胶，具体包括：

a)、配制CoCl₂浓度为0.1-0.2g/L，PVP浓度为1.2-3g/L的混合溶体；

b)、超声振荡处理步骤a)所得混合溶体；

c)、去除步骤b)溶体中的氧化性气体；

2)、配制HAuCl₄和RhCl₃混和溶液，控制其中HAuCl₄和RhCl₃的摩尔比为1：6～10；

3)、将步骤2)的混合溶液逐渐滴加到步骤1)制得的钴溶胶中并开启搅拌；

4)、离心分离步骤3)的反应产物即得产品。

优选的，超声振荡处理时频率为100～120kHZ，超声时间为10-20min。

优选的，除去溶体中氧化性气体时首先向溶体中缓慢通入适量的惰性气体，然后溶体中滴加适量的NaBH₄溶液。