[发明专利]具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化用多孔金属材料技术领域，具体涉及一种具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法。

背景技术

纳米多孔金作为一种新型的催化剂备受关注。在催化氧化CO方面具有非常优良的常温甚至低温催化活性、选择性、湿度增强效应和极好的抗H₂S中毒能力。用于生物传感器对DNA分子进行检测时显示出很高的灵敏度。纳米多孔金还是一种具有高度活性、稳定性、可调性以及生物相容性的可循环利用表面增强拉曼散射基体材料。

随着研究的不断深入，科研人员越来越认识到纳米多孔结构和形貌对催化反应有着重要的影响。纳米孔的孔径越小、比表面积越大，对催化反应越有利。小孔径的纳米多孔金的制备已成为纳米多孔金催化剂发展的热点问题。目前文献中报道的纳米多孔金催化剂的孔径主要是20nm～40nm左右而有关孔径不大于10nm的纳米多孔金的报道很少。

另外，文献中报道的纳米多孔金普遍存在微裂纹和表面缺陷，使得多孔膜的韧性很差，易发生晶间断裂，这严重阻碍了纳米多孔金作为电催化材料、生物传感器、制动器、拉曼增强材料的实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法。该方法采用十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，通过表面活性剂诱导的电化学腐蚀脱合金的方法制备高韧性、小孔径、大比表面积的纳米多孔金。由于表面活性剂能够吸附在金原子的表面，将表面活性剂引入纳米多孔金的制备中，不仅能够抑制金原子的扩散速率，同时还能够使其它原子溶解并能控制其溶解速率，从而实现减小孔径和骨架线尺寸的同时，使韧性得到大幅提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将金合金箔材清洗干净后烘干待用；所述金合金箔材为Au-x二元合金箔材或Au-x-y三元合金箔材，所述x为Ag、Cu、Al、Ni或Zn，所述y为Pt或Pd；

步骤二、将十二烷基硫酸钠和腐蚀性无机酸按质量比(0.01～2.0)∶100混合均匀，得到腐蚀性介质溶液；或者，将十二烷基苯磺酸钠和腐蚀性无机酸按质量比(0.01～0.8)∶100混合均匀，得到腐蚀性介质溶液；

步骤三、将步骤一中烘干后的金合金箔材放入步骤二中所述腐蚀性介质溶液中，在温度为20℃～60℃，电压为0.1V～4V的条件下电化学腐蚀0.5h～50h进行脱合金处理；

步骤四、采用无水乙醇为溶剂对步骤三中经脱合金处理后的金合金箔材依次进行沸煮、冲洗和浸泡处理，干燥后得到具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金，该纳米多孔金的比表面积为50m²/g～200m²/g，孔径不大于10nm。

上述的具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金合金箔材的厚度为0.1μm～100μm。

上述的具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法，其特征在于，步骤二中所述腐蚀性无机酸为高氯酸、硝酸或硫酸。

上述的具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法，其特征在于，步骤二中所述高氯酸的浓度为0.05mol/L～2mol/L，所述硝酸的浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述硫酸的浓度为0.5mol/L～10mol/L。

上述的具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法，其特征在于，步骤三中所述脱合金处理的电压为0.5V～3V，所述脱合金处理的时间为0.5h～25h。

上述的具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法，其特征在于，步骤四中所述干燥的温度为20℃～60℃，所述干燥的时间为5h～10h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明制备了一种具有纳米多孔结构的掺杂型金基材料，该材料具有高韧性、小孔径、大比表面积等显著特点；本发明采用十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，通过表面活性剂诱导金合金进行电化学腐蚀以脱除合金中除金外的其它元素，有效降低了孔径，提高产品了强度和韧性。

2、本发明通过在腐蚀性介质溶液中引入表面活性剂进行脱合金处理，从而制备出高韧性、小孔径、大比表面积的纳米多孔金。本发明制备的纳米多孔金为形貌均匀的三维连续类海绵状纳米多孔结构。