[發(fā)明專利]一種調(diào)控Yolk-shell納米結(jié)構(gòu)的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010127005.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111112640A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧瑤瑤;柏寄榮;向梅
• 申請（專利權(quán)）人: 常州工學(xué)院
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發(fā)明公開了一種調(diào)控Yolk?shell納米結(jié)構(gòu)的方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過結(jié)合模板法和置換反應(yīng)，并嘗試加入不同的種類的表面活性劑，通過簡單的方法制備出了不同結(jié)構(gòu)的Yolk?shell狀A(yù)u@AgPt納米棒，為合理設(shè)計(jì)和合成yolk?shell結(jié)構(gòu)提供新的機(jī)會(huì)。此外，通過本發(fā)明方法制備出的不同結(jié)構(gòu)的Yolk?shell狀A(yù)u@AgPt納米棒，可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，比如可作為一種納米反應(yīng)器、應(yīng)用于電催化氧還原反應(yīng)、應(yīng)用于納米醫(yī)藥領(lǐng)域等，擴(kuò)寬了的Yolk?shell狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種調(diào)控Yolk-shell納米結(jié)構(gòu)的方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

Yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)為一種典型的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積以及內(nèi)部空間。近年來，yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)引起了人們的廣泛關(guān)注，不僅是由于它們處在材料科學(xué)的前沿，而且它們在催化、納米反應(yīng)器、儲(chǔ)能和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具也有強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。Yolk-shell獨(dú)特的形貌特征使其具有密度低、表面積大、承載能力好等優(yōu)點(diǎn)，該結(jié)構(gòu)不僅成功地將各種功能材料集中到一個(gè)系統(tǒng)中，還賦予異質(zhì)納米材料在特定用途上良好的性能。空心腔的存在使納米核充分暴露，同時(shí)納米殼起保護(hù)作用，有利于保持核心的距離依賴性。另外，外殼的多孔結(jié)構(gòu)可為客體分子提供擴(kuò)散途徑，提高反應(yīng)效率。此外，外殼為多孔結(jié)構(gòu)的yolk-shell材料可用于電催化領(lǐng)域，外殼為光滑結(jié)構(gòu)的材料可用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。簡而言之，yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)是可以根據(jù)不同應(yīng)用而定制的特定的一種材料結(jié)構(gòu)。

目前，合成yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)的方法主要有三種：(1)硬模板法；(2)軟模板法；(3)自模板法。硬模板法是合成yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)最常用的策略，具有簡單、有效、直觀的特點(diǎn)。在典型的硬模板合成過程中，在納米核包覆剛性材料并作為犧牲模板，然后再包覆外層材料，隨后去除犧牲模板。軟模板法是利用表面活性劑和嵌段共聚物等雙親性分子自組裝形成的囊泡作為制備yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)的軟模板。與硬模板法相比，軟模板法合成的納米材料均勻性不好，但在大多數(shù)軟模板合成方法中，囊泡模板的去除過程是不必要的。自模板法是指不使用額外的犧牲模板來制備yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)。到目前為止，已經(jīng)研發(fā)出了幾種自模板化方法，如置換反應(yīng)、柯肯達(dá)爾反應(yīng)、奧斯瓦爾德熟化法和選擇性去除等方法。這些自模板化方法的主要缺點(diǎn)是它們通常需要特定的組合。為了快速、可重復(fù)地獲得具有可控結(jié)構(gòu)和理想性能的yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)，上述方法既可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用。

置換反應(yīng)一直被認(rèn)為是自模板法合成yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)的一種有效方法，特別是合成貴金屬殼的yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)。這種反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力來自于兩種金屬之間的電位差，其中一種金屬作為還原劑(陽極)，另一種金屬鹽作為氧化劑(陰極)。通常，先在納米核的表面包裹一層陽極金屬；當(dāng)陰極金屬離子加入時(shí)，陽極金屬溶解，陰極金屬被電鍍到陽極模板外表面；最終yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)的形狀和內(nèi)部孔洞大小由陽極金屬模板決定。例如，Xia等人報(bào)道Ag與HAuCl₄通過置換反應(yīng)合成Au/Ag@Au/Ag yolk-shell狀納米結(jié)構(gòu)。并且，該方法合成的yolk-shell結(jié)構(gòu)表面是光滑結(jié)構(gòu)，不利于電催化領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景，本發(fā)明提供了一種制備不同Yolk-shell納米結(jié)構(gòu)的方法，通過調(diào)控表面活性劑的種類，嘗試合成了不同結(jié)構(gòu)的yolk-shell狀A(yù)u@AgPt納米棒。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種制備不同結(jié)構(gòu)的Yolk-shell狀A(yù)u@AgPt納米棒的方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)合成Au納米棒；

(2)以步驟(1)制備的Au納米棒為模板，在其表面包裹一層Ag，合成Au@Ag納米棒；

(3)以步驟(2)制備的Au@Ag納米棒為模板，加入表面活性劑溶液，通過置換反應(yīng)合成yolk-shell Au@AgPt納米棒。