[發明專利]一種乙二醇體系制備金鎳核殼納米結構的可控合成方法

有效

• 申請號: 201210538914.4
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN102962474A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 王榮明;黃凌峰;崔益民
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種乙二醇體系制備金鎳核殼納米結構的可控合成方法，它是一種利用乙二醇為溶劑在185℃的加熱條件下,生長均勻的金鎳核殼納米結構的可控合成方法。屬于金屬納米材料技術領域。

背景技術

近20年以來，納米材料研究一直吸引著廣大科學家的濃厚興趣。由于納米材料的粒徑小、比表面積大、表面活性高等特點，易于發生團聚而失去原有的特性；結構、成分單一的納米材料在性能上往往也難以滿足實際應用需要。為此，可在納米、原子尺度上對材料的結構和成分進行設計和剪裁納米材料，成為當前納米材料研究的重要方向，其中引人注目的研究熱點之一就是雙元金屬納米結構材料。

雙元金屬納米材料不僅集成了兩種金屬元素各自的物理性能，而且由于不同金屬元素間協同效應的存在，往往可以使得雙元金屬納米材料的光學、磁學、催化等性能更加優異。此外，當貴金屬納米材料中引入其他金屬元素時，在提高貴金屬原有物理性能的同時減少了貴金屬元素的消耗，具有重大的科學價值與意義。目前可用的合成雙元金屬納米材料的方法有：固相法、氣相法和液相法三大類。然而由于固相法合成的金屬納米材料表面活性低，氣相法使用設備復雜且產量很低；因此，國內外廣泛開展了在溶液體系中針對可控合成雙元金屬納米粒子液相法的研究。在常見的雙元金屬納米結構材料中，核殼結構金屬納米材料因其獨特的表面增強拉曼散射效應與極好的催化性能而備受關注。此外，具有生物相容性殼層的核殼結構磁性納米材料在醫學領域還有著潛在的應用價值。

傳統核殼結構金屬納米材料的制備方法存在著價格昂貴，體系復雜等缺點。本發明采用檸檬酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇作為原材料，反應溫度為185℃，成本較低，反應過程連續。本發明具有工藝簡單、成本低廉的特性。通過控制溶液的前驅物濃度、反應溫度等，可以獲得均勻性較好的具有固定形貌的金鎳核殼納米結構。

發明內容

1、目的：本發明的目的是提供一種乙二醇體系制備金鎳核殼納米結構的可控合成方法。本方法所用配料成本低，所獲得金鎳核殼納米結構的均勻性好，純度高，性能優異且具有較好的穩定性；克服了現有技術所需工藝及體系復雜、成本高的不足。

2、技術方案：本發明為一種乙二醇體系制備金鎳核殼納米結構的可控合成方法，其特征為以乙二醇、檸檬酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液作為原料，升溫至185℃，在氮氣保護下，滴入氯金酸溶液，反應0.5小時后，繼續滴入硝酸鎳溶液，反應1小時左右即可得到穩定的產物。把黑色產物取出，用酒精清洗，離心分離，即可得到金鎳核殼納米結構。該方法具體步驟如下：

步驟一：將聚乙烯吡咯烷酮分子量30000加入到乙二醇溶劑中，混合攪拌至溶解；

步驟二：將17×10^-3mol/L的檸檬酸鈉水溶液加入到步驟一的乙二醇溶液中，攪拌至混合均勻；

步驟三：通入氮氣（流量60ml/min），加熱溶液至185℃，以300ml/h的速率滴入2.4×10^-3mol/L氯金酸的乙二醇溶液，反應0.5h；

步驟四：保持加熱溫度不變，以100ml/h的速率加入7.2×10^-3mol/L硝酸鎳與25×10^-3mol/L氫氧化鈉的混合乙二醇溶液，反應60min后制得第一反應液；

以上具體用量是：聚乙烯吡咯烷酮0.5g，乙二醇溶劑15ml，檸檬酸鈉水溶液1ml，氯金酸的乙二醇溶液5ml，硝酸鎳與氫氧化鈉的混合乙二醇溶液5ml；

步驟五：將步驟四制得的第一反應液離心轉速為10000rpm～15000rpm條件下，離心分離3～10min后得到第一產物

步驟六：將步驟五中制得的第一產物在超聲波50～100MHz中利用三氯甲烷超聲清洗5～10min后得到第二產物；

步驟七：將步驟六中制得的第二產物在超聲波50～100MHz中利用分析純酒精超聲清洗5～10min后得到第三產物；

步驟八：將步驟七中制得的第三產物在超聲波50～100MHz中利用分析純酒精超聲清洗5～10min后得到金鎳核殼納米結構。

3、優點及功效：本發明采用簡單易行的濕化學方法制備金鎳核殼納米結構，其優點在于：

采用低毒環保的化學試劑，成本低；在乙二醇體系下進行反應，操作簡單易行，產物的穩定性較好。本發明所得到的金鎳核殼結構可以廣泛用于光學檢測，制造催化劑、生物醫學器件等領域。

附圖說明

圖1（a）．金鎳核殼納米結構的XRD圖譜

圖1（b）．金鎳核殼納米結構的EDX圖譜