[發明專利]一種銀@硫化銀核殼結構光熱轉換納米材料

有效

• 申請號: 201710436785.0
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107159881B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 吳大雄;蔣茜;曾文霞;張燦英;朱海濤
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C01G5/00;B22F9/16;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發明公開了一種銀@硫化銀核殼結構光熱轉換納米材料。所述核殼結構光熱轉換納米材料以銀為核，以硫化銀為殼，具有漸變殼厚的納米核殼結構。銀納米立方體位于核殼結構中央，表面覆蓋硫化銀殼層，八個頂角處的硫化銀殼層形成半球體形狀。銀立方體的尺寸為50納米，作為核殼結構的核。硫化銀殼層的厚度從中心到頂角逐漸增大，中心處硫化銀殼層厚度為5納米到10納米，頂角處硫化銀半球體的為35納米。所述核殼結構光熱轉換納米材料在300～1200納米波段范圍內具有良好的光熱轉換性能，可應用于光熱治療、太陽能光熱利用等不同領域，是一種多功能光熱轉換材料。

技術領域

本發明涉及無機功能材料領域，具體涉及一種銀@硫化銀核殼結構光熱轉換納米材料。

背景技術

光熱轉換材料可以將光能轉化為熱能，因而在腫瘤光熱治療、光熱成像、太陽能光熱利用、海水淡化等領域具有重要的應用前景。光熱轉換材料的光吸收特性對其應用來說是至關重要的。比如，光熱轉換材料應用與生物醫療領域時，要求對近紅外光有強烈吸收，因為近紅外光能夠穿透生物組織而不會損傷正常細胞。反之，在太陽能光熱利用領域，則要求光熱轉換材料在可見光區域有較強吸收，因為太陽輻射光譜是連續譜，能量密度最高處位于波長500納米左右。近年來，研究者針對不同的用途制備了各種各樣的光熱轉換材料。但是，同時具有不同功能的多功能光熱轉換材料比較少見。

設計制備多功能光熱轉轉材料首先使該材料具有寬波段光吸收特性。大多數光熱轉換材料都是在特定波長具有較強的吸收。例如，金納米球的吸收峰在520納米，銀納米球的吸收峰在400納米。這些材料的吸收峰也可以通過一定的技術手段進行調整，只是方法比較復雜。例如，把金納米顆粒做成棒狀，吸收峰可以在一定范圍內變化。當金納米棒的長徑比不斷增大時，吸收峰可以從520納米紅移到960納米(Small,2010,6,2272-2280)。但是對于特定的長徑比，吸收峰位置也是確定的。為了獲得寬化的光吸收譜，就需要制備不同長徑比的金納米棒，混合起來使用，這就是制備過程復雜化。另外一種調整光熱轉換材料吸收峰位置的方法是制備核殼結構納米材料，通過改變殼層的厚度來調整吸收峰的位置。例如，當SiO₂@Au核殼結構的金殼層厚度從20納米增加到33納米時，該核殼結構的吸收峰從550納米紅移到800納米(Chem.Phy.Lett.,1998,288,243-247)。同樣地，為了獲得寬化的光吸收譜，就需要制備不同殼厚的核殼結構混合起來使用。如果能制備特殊的核殼結構，使其殼層具有漸變的厚度，不同的厚度對應于不同的吸收峰位置。這樣，一個單一的核殼結構就可以具有連續變化的吸收峰位置，從而獲得寬波段光吸收特性。

發明內容

針對上述問題，本發明以銀納米立方體為反應模板，利用銀納米立方體各處反應活性的差異，通過表面界面化學反應制備具有漸變殼層厚度的銀@硫化銀核殼結構。根據結晶化學基礎理論，銀納米立方體的八個頂角處的表面能高，因而反應活性高，在硫化過程中形成厚度較大的硫化銀殼層。相對而言，銀納米立方體六個面的中心區域表面能較低，反應活性也較低，硫化過程中形成厚度較小的硫化銀殼層。控制硫化反應的速度和反應程度，最終使銀納米立方體的八個頂角處形成半球狀的硫化銀殼層，而中心區域硫化銀殼層很薄，從而獲得具有漸變殼層厚度的銀@硫化銀核殼結構。該結構具有寬化的吸收光譜，在不同波長范圍都有良好的光熱轉換特性，從而具有多功能化的特征。

附圖說明

圖1是銀@硫化銀核殼結構的模型圖。

圖2是銀@硫化銀核殼結構的電鏡圖(左：掃描電鏡，右透射電鏡)。

圖3是銀@硫化銀核殼結構的吸收光譜。

具體實施方式

具有漸變殼層厚度的銀@硫化銀核殼結構通過以下步驟制備：