[發明專利]一種以氧化石墨烯為模板制備金屬納米粒子的方法

有效

• 申請號: 201810410327.4
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108637270B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 戚明海
• 申請（專利權）人: 戚明海
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00;C01B32/198
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本發明公開了一種金屬納米粒子的制備方法，本發明的制備方案為將氧化石墨烯與三羥甲基氨基丙烷反應進一步增加羥基的反應位點，然后與帶有羧基的巰基小分子進行酯化反應，將巰基引入到氧化石墨烯上，然后以巰基修飾的氧化石墨烯為模板，與金屬可溶解鹽和還原劑一起反應，制備以氧化石墨烯為模板的金屬納米粒子，制備的金屬納米粒子粒徑30nm，而且幾乎沒有團聚現象發生，使這些金屬納米粒子在分子器件、化學/生物傳感器、催化、光電子材料領域應用成為可能。

技術領域

本發明涉及一種金屬納米粒子的制備方法，特別涉及一種以氧化石墨烯為模板制備金屬納米粒子的方法。

背景技術

金屬納米粒子在分子器件、化學/生物傳感器、催化、光電子材料等諸多領域具有廣泛的應用前景。金屬納米粒子的制備，一般以溶膠-凝膠法為主，即利用還原劑金屬鹽，然后燒結得到納米粒子，這種方法得到的納米粒子的粒徑較大，而且粒徑分布寬，且難以解決團聚問題。

石墨烯作為一種新興的碳納米材料，于2004年首次被發現，是一種由單層碳原子所構成的蜂窩狀二維共軛結構，超大的比表面積、獨特的化學結構及無與倫比的電學、力學、熱學等性能，使其在新能源領域、光催化領域、生物領域及環境領域等引起了廣泛地地應用，特別是氧化石墨烯，氧化石墨烯上具有豐富的羥基、環氧基、羧基等官能團，能夠極大改善石墨烯的分散性，而且其上的官能團為后期修飾提供了反應位點。

發明內容

本發明是針對上述金屬納米粒子制備過程中粒徑較大，粒徑分布較寬以及團聚等問題，采用氧化石墨烯為制備模板，以金屬鹽和還原劑制備金屬納米粒子。

本發明提供的一種以氧化石墨烯為模板制備金屬納米粒子的方法，具體實施方案為：

S1:將氧化石墨烯超聲分散于適量的二甲基甲酰胺溶劑中，然后加入三羥基氨基甲烷進行室溫反應4-8小時，利用尼龍膜過濾、洗滌產物、干燥得到產物，命名為Graphene-OH;

本步驟的目的是利用氨基與環氧的反應來增加氧化石墨烯上的羥基數量，

S2:將S1中制備的Graphene-OH超聲分散于適量的二甲基甲酰胺溶劑中，然后加入與帶有兼有巰基和羧基的小分子、適量的對苯基磺酸催化劑，升溫到90-100℃進行反應5-10小時進行酯化反應，利用尼龍膜過濾、洗滌產物、干燥得到產物，將巰基引入到氧化石墨烯上，制備Graphene-SH。

S3：將S2中制備的Graphene-SH超聲分散于適量去離子水中，然后加入濃度為0.1g/ml金屬鹽水溶液以及還原劑，常溫下攪拌過夜，過濾、干燥后制備出以氧化石墨烯為模板的金屬納米粒子。

上述的制備方法中，所述步驟S1中氧化石墨烯采用公知的Hummer’s制備。

上述的制備方法中，所述的步驟S1中氧化石墨烯與三羥基氨基甲烷重量比1：（10-50）。

上述的制備方法中，所述的步驟S2中修飾后Graphene-OH與帶有兼有巰基和羧基小分子的重量比為：1：（10-30）。

上述的制備方法中，所述的步驟S2中帶有巰基和羧基的小分子選自巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、對巰基苯甲酸、巰基十二酸、巰基十一酸、巰基丁二酸、巰基十六烷基酸中的至少一種。

上述的制備方法中，所述的步驟S3中Graphene-SH與金屬鹽、還原劑重量比為0.1:（0.1-2）：（1-3）。

上述的制備方法中，所述的步驟S3中所述的金屬鹽為氯金酸、氯鉑酸、硝酸銀、氯化鈀、硝酸銅、硝酸鋁中的至少一種。

上述的制備方法中，所述的步驟S3中所述的還原劑選自檸檬酸鈉、抗壞血酸、次亞磷酸鈉、水合肼、硼氫化鈉中的至少一種。