[發明專利]一種空心核殼結構Au@TiO2納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210038099.5
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN103252502A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 齊健;唐智勇
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/02;B01J13/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王浩然;周建秋

技術領域

本發明涉及一種空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料及其制備方法。

背景技術

核殼結構的納米材料因其組成、大小、結構排列的不同而具有特殊的光、電、磁、催化等特性，備受關注。然而，目前針對CO催化氧化反應而設計的AuTiO₂核殼材料的研究報道很少。曾華淳等(Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44，4342-4345.)和張守民等(Catal.Commun.，2010，11，1003-1007.)分別采用水熱法成功實現了AuTiO₂核殼型催化劑的合成。該催化劑雖然解決了反應過程中Au粒子不會因從載體上脫落而聚集的問題，但由于TiO₂殼為實心殼層，孔道的傳質效率低，致使反應分子和產物分子的擴散作用受到限制，不利于反應分子和產物分子在催化劑表面吸附與脫附，抑制了催化劑的催化效率。最近，Francisco?Zaera等(Angew.Chem.Int.Ed.2011，50，10208-10211.)采用犧牲模板法制備出了空心AuTiO₂核殼結構復合材料。這種方法首先制備出聚乙烯吡咯烷酮(PVP)穩定的Au納米顆粒，然后在堿性條件下通過正硅酸乙酯水解得到AuSiO₂復合物，之后通過鈦酸四丁酯水解在AuSiO₂復合物表面形成TiO₂殼層，得到AuSiO₂TiO₂復合物，最后，將AuSiO₂TiO₂復合物浸漬于NaOH溶液中，將中間殼層SiO₂刻蝕掉，最終得到空心AuTiO₂核殼結構復合物。這種犧牲模板法合成步驟復雜，實驗操作繁瑣，且刻蝕過程中引入的雜質Na⁺離子很難洗滌干凈，而Na⁺離子對催化劑有鈍化作用。到目前為止，通過無模板法來制備空心AuTiO₂核殼結構的納米復合材料還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的制備方法，以及由該方法制備得到的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料。采用本發明的制備方法具有步驟簡單、并且不需要模板劑。

本發明的發明人經過深入的研究發現，將3～7nm的Au納米粒子的膠體溶液與碳原子數為1-4的醇和水的混合液進行第一接觸后，再與鈦源進行第二接觸，將第二接觸后的產物進行水熱晶化，能夠得到空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料，從而完成了本發明。

即本發明提供一種空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的制備方法，其中，該方法包括以下步驟：

1)制備粒徑尺寸為3～7nm的Au納米粒子的膠體溶液；

2)將步驟1)得到的Au納米粒子的膠體溶液與碳原子數為1-4的醇和水的混合液進行第一接觸后，再與鈦源進行第二接觸，將第二接觸后的產物進行水熱晶化，所述鈦源為四氟化鈦、鈦酸四丁酯和三氯化鈦中的一種或多種。

本發明還提供一種由上述制備方法制備的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料。

根據本發明的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的制備方法，該制備方法具有步驟簡單、不需要模板劑，并且能夠調節空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料中TiO₂殼層的厚度。

附圖說明

圖1為本發明的實施例1中得到的Au納米粒子的透射電子顯微鏡圖；

圖2為本發明的實施例1-3中得到的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的X-射線粉末衍射譜圖，圖2中的a為實施例1中得到的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的X-射線粉末衍射譜圖，圖2中的b為實施例2中得到的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的X-射線粉末衍射譜圖，圖2中的c為實施例3中得到的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的X-射線粉末衍射譜圖；

圖3為本發明的實施例1中得到的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的掃描電子顯微鏡圖；

圖4為本發明的實施例2中得到的空心核殼結構AuTiO₂納米復合材料的掃描電子顯微鏡圖；