[發(fā)明專(zhuān)利]五角星形Au?Cu合金納米晶體的制備方法及由其制備的產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410280731.6
• 申請(qǐng)日: 2014-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104109907B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何嶸;張卓群;汪友程;曾杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C30B29/52
• 分類(lèi)號(hào): C30B29/52;C30B7/14;B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 孟卜娟,李新華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于貴金屬納米顆粒合成領(lǐng)域，特別涉及五角星形Au-Cu合金納米晶體的制備方法及由其制備所得的五角星形Au-Cu合金納米晶體。

背景技術(shù)

近年來(lái)，雙金屬納米材料的研究引起了越來(lái)越多研究者的興趣，其原因在于，兩種金屬組合在一起，往往能顯示出不同于單金屬的獨(dú)特性質(zhì)。同時(shí)，納米材料的性質(zhì)取決于它的尺寸和形貌，因此，探究如何可控合成雙金屬納米材料具有很重要的意義。在金屬中，Au和Cu都具有優(yōu)異的光學(xué)和催化性質(zhì)，但是Au的造價(jià)往往比較貴，而Cu在使用過(guò)程中又很容易被氧化。因此，把Au和Cu結(jié)合在一起，既可降低反應(yīng)物成本，又增加了Cu的穩(wěn)定性；并且利用雙金屬的協(xié)同效應(yīng)，Au,Cu雙金屬也將在表面等離基元共振和催化方面發(fā)揮顯著的作用。然而，目前在Au-Cu合金的合成方法中仍存在一些亟待解決的問(wèn)題。例如，《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(AngewandteChemie?International?Edition49.6781-6785,2010)報(bào)道了使用二苯醚體系的一步法制備Au-Cu合金納米立方體的技術(shù)，但在制備過(guò)程中，除含有Au和Cu的前驅(qū)體之外，還使用了大量的添加物(十二硫醇，金剛石甲酸，1,2-十六二醇，十六胺)，并以二苯醚做溶劑，使得實(shí)驗(yàn)成本高且環(huán)保效益差。《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(AngewandteChemie?International?Edition122.2979-2983,2010)報(bào)道了在油酸和三辛胺存在下，在Au的晶種溶液中還原Cu，通過(guò)擴(kuò)散作用合成Au-Cu合金，其制備過(guò)程中使用了油酸和三辛胺這樣高成本高有機(jī)物，同時(shí)該反應(yīng)需在高溫(280-300℃)下進(jìn)行，因此使得大規(guī)模制備Au-Cu合金成為難題。《美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)志》(Journal?of?the?American?Chemical?Society133.10325-10327,2011)報(bào)道了使用氣相磁控濺射的方法挑選出特定質(zhì)量的Au-Cu合金納米團(tuán)簇，但是由于儀器的限制，這種物理制備方法并未推廣，且產(chǎn)品的形貌也無(wú)法很好地控制。到現(xiàn)在為止，尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道在溫和水相條件下制備出均一的具有高分枝的Au-Cu合金納米晶體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有特殊形貌的Au-Cu合金納米晶體的制備方法，以降低貴金屬Au的成本，并提高Cu在納米尺寸上的穩(wěn)定性。通過(guò)合成具有特殊形貌的Au-Cu納米顆粒，將更好的發(fā)揮雙金屬的協(xié)同效應(yīng)并發(fā)掘其更廣闊的應(yīng)用潛能。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種Au-Cu合金納米晶體的制備方法：利用溫和的水相合成方法可控合成平均大小在45-200nm，Cu摩爾比例在4.0％～17.5％范圍內(nèi)的五角星形Au-Cu合金納米晶體，其具有五重對(duì)稱(chēng)性。

如所述的一種Au-Cu合金納米晶體的制備方法，其中合成平均大小為200nm的五角星形晶體的方法采用：首先，將CuCl₂水溶液，HAuCl₄水溶液和葡萄糖溶液加入含有HDA和去離子水的玻璃瓶中，然后將玻璃瓶放在磁力攪拌器上，在常溫下攪拌過(guò)夜，當(dāng)瓶中的各反應(yīng)物在水體系中分散均勻后，將其轉(zhuǎn)移至100℃的油浴中反應(yīng)30min，溶液由黃綠色變?yōu)樯钭厣?!-- SIPO -->

如所述的一種Au-Cu合金納米晶體的制備方法，可控合成出平均大小在45-200nm的五角星形晶體的方法采用：首先，將CuCl₂水溶液，HAuCl₄水溶液和葡萄糖溶液加入含有HDA和去離子水的玻璃瓶中，然后將玻璃瓶放在磁力攪拌器上，在常溫下攪拌過(guò)夜，當(dāng)瓶中的各反應(yīng)物在水體系中分散均勻后，將其轉(zhuǎn)移至100℃的油浴中，反應(yīng)3-5分鐘后，加入30mg的HDA，接著反應(yīng)至溶液變?yōu)樯钭厣Ｖ辜訜幔褂帽±鋮s至室溫，至此，便可控合成出平均大小在45-200nm的五角星形Au-Cu合金納米晶體。

本發(fā)明同時(shí)提供由所述的方法制備的五角星形Au-Cu納米晶體，該納米晶體為Au-Cu合金，由五個(gè)分枝組成，其中每個(gè)分枝寬5～40nm，長(zhǎng)20～150nm，其每個(gè)分枝中央有一條明顯的孿晶界，相鄰兩枝的夾角為70～72°，每個(gè)顆粒具有五重對(duì)稱(chēng)性，每個(gè)分枝表面粗糙，均具有臺(tái)階面；通過(guò)改變合成過(guò)程中加入的HAuCl₄和CuCl₂的量，便可調(diào)節(jié)納米合金晶體中Cu元素所占的摩爾比例范圍在4.0％～17.5％之間。