[發明專利]一種帽蓋狀金核/硫化銅殼結構的納米棒復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710283916.6
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107116214B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 劉正奇;劉桂強;劉怡;湯莉;黃鎮平;陳檢
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 36126
• 代理人: 黃晶

本發明提供了一種帽蓋狀金核/硫化銅殼結構的納米棒復合材料及其制備方法。以金納米棒為種子，基于外延生長法，在環六亞甲基四胺和硫代乙酰胺的輔助作用下，使得硫化銅在圓柱形金納米棒表面進行選擇性生長，從而得到帽蓋狀金核/硫化銅殼結構的納米棒復合材料。帽蓋狀硫化銅殼主要包覆在金納米棒兩端，縱橫比的增加導致縱向等離激元共振明顯紅移，使得其物理、化學性質更多元化，可調性很強。本發明將帽蓋狀的硫化銅殼選擇性生長在圓柱形金納米棒兩端外表面，提供的制備工藝簡單、易操作、可重復性高且得到的帽蓋狀金核/硫化銅殼結構納米棒復合材料尺寸均勻、結構穩定且光學性質可調。

技術領域

本發明涉及金核/硫化銅殼結構的納米棒復合材料，尤其涉及一種帽蓋狀金核/硫化銅殼結構的納米棒復合材料及其制備方法，屬于納米材料領域。

背景技術

納米材料因其納米尺寸特征而具有獨特的物理、化學性能，在光電子學、磁學、催化以及醫學等許多領域蘊藏著巨大的應用前景，是新材料領域中最為活躍的研究熱點之一。

目前，人們合成了各種各樣的金屬納米顆粒，如球形、立方體形、圓柱形、三角形以及棒狀結構等，其中研究最為廣泛且應用前景廣闊的是金屬納米棒。金屬納米棒具有橫向和縱向兩種局域表面等離激元。金屬納米棒的縱向局域表面等離激元可通過改變棒的縱橫比(縱軸和橫軸的長度比)進行調控，對周圍介電環境的改變非常敏感，因而在光電子器件、光學傳感、醫學診斷和成像等領域具有十分重要的應用價值。

與單金屬的納米棒相比，基于金納米棒的納米棒復合材料擁有優越的電學、光學和催化特性，因此在基礎科學和應用科學領域引起了極大的關注。目前，國內外報道的納米棒復合材料大多數是采用外延生長法制備得到，主要包括雙金屬納米棒核殼結構、半導體包覆金納米核殼結構等。但研究證明，雙金屬納米棒的外延生長中，晶格失配必須控制在5％以內。而金納米棒因性能穩定、制備方法簡單、穩定性好且具有很好的生物相容特性等特點，故而受到了人們的廣泛關注，已成為雙金屬、多金屬以及復合納米棒制備的常用種子材料。基于外延生長法或其他輔助技術，已產生了許多形狀可控的核殼結構的復合納米棒(Chem.Eur.J.2008,14,9764-9771；J.Phys.Chem.C 2015,119,10811-10823；CrystEngComm2013,15,6553-6563)。

但國內外利用金和銅直接制備納米棒復合材料方面的報道非常少，這主要是因為金與銅的晶格失配高達11.4％。目前，只有文獻CrystEngComm,2014,16,5672–5680和J.Phys.Chem.C,2013,117,2474-2479報道了通過還原反應在金納米棒外表面制備銅殼來獲得雙金屬納米棒。前者主要利用了十六烷基銨和葡萄糖對銅的還原反應，但該文獻中銅殼在圓柱形金納米棒側面的生長速度遠大于在其兩端的生長速度；而且，金納米棒內核在很多情況下會偏離中心位置，即外表面包覆的銅殼厚度不均勻。后者主要在聚苯烯酸和60℃環境的共同作用下，通過具有聯氨的醋酸銅在金納米棒表面的還原形成銅殼結構，同樣地，銅殼在圓柱形金納米棒側面的生長速度也遠大于在其兩端的生長速度。因此，國內外基于金和銅的納米棒復合材料大多是通過先在金納米棒外面包覆如鈀金殼層的其它金屬層，然后再在其外層包覆銅殼層來得到納米棒復合材料(CrystEngComm,2013,15,6553-6563)。近年來，研究發現硫離子有助于金屬鹽在金納米顆粒表面形成金屬硫化物殼層(Chem.Mater.2005,17,4256-4261)。基于硫離子的這種獨特特性，硫化鎘、鋅、銀或銅等包覆的金納米棒(或納米晶)的核殼復合材料也不斷得以問世(Small,2012,8,1167–1172；Adv.Funct.Mater.2011,21,1788–1794；Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,2881-2885)。但這些結構中，金屬硫化物殼層幾乎都是均勻包裹在金納米棒(或納米晶)的整個外表面。

目前，具有帽蓋狀結構的納米棒復合材料還少見報道，而基于金納米棒和銅材料的帽蓋狀金核/硫化銅殼結構的納米棒復合材料的研究，未見任何報道。

發明內容