[发明专利]一种负载金纳米粒子的二维纳米片的制备方法及应用

摘要

本发明属于多功能杂化纳米材料合成技术领域，涉及一种负载金纳米粒子的二维纳米片的制备方法及应用。本发明是通过对PPF‑3纳米片热处理以改变其表面电荷性质，随后在其上负载金纳米粒子制备不同金负载量的二维杂化纳米片Au/PPF‑3，并将其用于光催化还原CO2。结果表明：将具有等离子共振效应的金纳米粒子负载到PPF‑3纳米片上增强了其可见光吸收能力，拓展了催化剂在可见光区的响应范围，进而提高了光催化效率。本发明的方法简便易行，反应条件温和，灵活性强，是一种优异的合成方法。

主权项

1.一种负载金纳米粒子的二维纳米片的制备方法，其特征在于，通过对PPF‑3纳米片进行热处理以改变其表面电荷性质，然后在其表面负载金纳米粒子，得到负载金纳米粒子的二维纳米片Au/PPF‑3，具体步骤如下：步骤一：合成PPF‑3纳米片将Co(NO₃)₂·6H₂O、4,4'‑联吡啶和聚乙烯吡咯烷酮溶解于N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液中，得到溶液A；其中，Co(NO₃)₂·6H₂O与4,4'‑联吡啶的摩尔比为3:2，Co(NO₃)₂·6H₂O与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:4～1:5，N,N‑二甲基甲酰胺与乙醇的体积比为3:1；Co(NO₃)₂·6H₂O在溶液A中的浓度为0.001～0.0025mol/L；将4‑羧基苯基卟啉溶解于N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液中，得到溶液B；其中，4‑羧基苯基卟啉在溶液B中的浓度为0.001～0.0025mol/L，N,N‑二甲基甲酰胺与乙醇的体积比为3:1；将溶液B逐滴滴加到溶液A中，得到混合物C，混合物C中4‑羧基苯基卟啉与Co(NO₃)₂·6H₂O的摩尔比为1:3；将混合物C超声25～30分钟，在80℃～100℃下热处理20～24小时，得到砖红色产物，并用乙醇洗涤至上清液澄清，在70℃～80℃下真空干燥12～18小时，得到PPF‑3纳米片；步骤二：PPF‑3纳米片的热处理将步骤一制备得到的PPF‑3纳米片分散到N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，控制PPF‑3纳米片在N,N‑二甲基甲酰胺溶液中的浓度为0.1～0.2mg/mL，得到混合物D；将混合物D在80℃～100℃下热处理12～18小时，得到热处理后的PPF‑3纳米片；将热处理后的PPF‑3纳米片用乙醇洗涤至上清液澄清，并在70℃～80℃下真空干燥12～18小时；步骤三：负载金纳米粒子的二维纳米片Au/PPF‑3的制备将步骤二中得到的热处理后的PPF‑3纳米片分散到乙醇溶液中，控制PPF‑3纳米片在乙醇溶液中的浓度为0.1～0.2mg/mL，得到混合物E；将柠檬酸三钠修饰的金纳米粒子分散在乙醇中，控制金纳米粒子在乙醇中的浓度为0.5～1mg/mL，得到混合物F；将混合物F加入到混合物E中，得到混合物G，其中，混合物G中的金纳米粒子与PPF‑3纳米片的质量比为1:1～1:50；将混合物G在室温下搅拌18～24小时，然后进行离心，将沉淀物用乙醇洗涤至上清液澄清并在70～80℃下真空干燥12～18小时，得到负载金纳米粒子的二维纳米片Au/PPF‑3。