[發(fā)明專利]一步法在非晶體納米材料上負(fù)載金屬納米晶的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010922189.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN112044431B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海龍;劉曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王海龍
• 主分類號(hào): B01J23/50
• 分類號(hào): B01J23/50;B01J31/06;B01J35/08;C01B33/18;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹

本發(fā)明公開了一步法在非晶體納米材料上負(fù)載金屬納米晶的方法，使用亞鐵基修飾劑，利用附著在非晶體納米核上的納米晶為生長(zhǎng)基點(diǎn)，外延生長(zhǎng)、包覆殼層，一步法直接在非晶體納米核表面上高效負(fù)載金屬納米晶體的方法，并首次直接在非晶體納米核表面上高效負(fù)載超小尺寸納米晶，為納米復(fù)合材料的進(jìn)一步合成和應(yīng)用提供了有效的可行方法，過(guò)程簡(jiǎn)單、周期短、成本低、產(chǎn)物濃度高、納米晶負(fù)載率高、產(chǎn)物形貌和化學(xué)特性穩(wěn)定、光學(xué)特性優(yōu)異，納米晶具有很強(qiáng)的尺寸效應(yīng)，制備的納米復(fù)合材料納米晶負(fù)載率高、尺寸均勻、穩(wěn)定性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的局域表面等離子共振效應(yīng)，在催化、增強(qiáng)光催化、制備生物醫(yī)療材料、紫外和藍(lán)光防護(hù)等方面具有廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一步法在非晶體納米材料上負(fù)載金屬納米晶的方法。

背景技術(shù)：

納米核殼結(jié)構(gòu)是納米復(fù)合材料的一種復(fù)合方式，通過(guò)核殼結(jié)構(gòu)制備的復(fù)合材料可以將兩種及以上的材料的特性進(jìn)行復(fù)合，這為納米材料的結(jié)構(gòu)和特性設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供了豐富的復(fù)合方式。在非晶體納米核材料上負(fù)載金屬晶體納米晶一直都是納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的研究熱點(diǎn)，有別于在金屬核上包覆非晶體材料的納米核殼結(jié)構(gòu)(金屬納米顆粒為核，非晶體材料為殼層)，制備以非晶體納米顆粒為核，負(fù)載金屬納米晶納米復(fù)合材料難度大，面臨著無(wú)法直接負(fù)載、納米晶自成核、負(fù)載率低、納米晶尺寸難以控制和產(chǎn)物濃度低的難題。如何在非晶體或晶型不同的晶體高效負(fù)載納米晶，制備高負(fù)載率的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，一直都是納米復(fù)合材料合成制備領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

傳統(tǒng)的“層層組裝法”，需要使用偶聯(lián)劑和表面修飾劑等連接劑分別對(duì)非晶體納米核和納米晶進(jìn)行表面修飾，再通過(guò)偶聯(lián)劑和表面修飾的接連作用將納米晶負(fù)載在核表面。這種利用連接劑的相互作用間接附著或負(fù)載納米晶的方式，難以負(fù)載超小尺寸的納米晶且制備過(guò)程復(fù)雜、產(chǎn)物影響因素多、負(fù)載率低、耗時(shí)長(zhǎng)，而且產(chǎn)物濃度低和難以擴(kuò)大化或大量制備。使用偶聯(lián)劑、表面修飾劑等連接劑負(fù)載納米晶，容易形成空間位阻效應(yīng)，同時(shí)偶聯(lián)劑和表面修飾劑也會(huì)影響納米晶的表面特性，如催化、導(dǎo)電性等，不利于產(chǎn)物的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種一步法在非晶體納米材料上負(fù)載金屬納米晶的方法，使用亞鐵基修飾劑，無(wú)需使用連接劑，利用附著在非晶體納米核上的納米晶為生長(zhǎng)基點(diǎn)，外延生長(zhǎng)、包覆殼層，一步法直接在非晶體納米核表面上高效負(fù)載金屬納米晶體的方法，并首次直接在非晶體納米核表面上高效負(fù)載超小尺寸納米晶，為納米復(fù)合材料的進(jìn)一步合成和應(yīng)用提供了有效的可行方法，過(guò)程簡(jiǎn)單、周期短、成本低、產(chǎn)物濃度高、納米晶負(fù)載率高、產(chǎn)物形貌和化學(xué)特性穩(wěn)定、光學(xué)特性優(yōu)異，納米晶具有很強(qiáng)的尺寸效應(yīng)，制備的納米復(fù)合材料納米晶負(fù)載率高、尺寸均勻、穩(wěn)定性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的局域表面等離子共振效應(yīng)，吸收光譜有很強(qiáng)吸收峰，相較于未負(fù)載納米晶的分散液，負(fù)載后產(chǎn)物的分散液呈現(xiàn)明顯的顏色變化，在催化、增強(qiáng)光催化、生物醫(yī)療、紫外和藍(lán)光防護(hù)等方面具有廣泛的應(yīng)用，也可作為進(jìn)一步制備納米復(fù)合材料的基體或中間體，高效負(fù)載的超小尺寸納米晶也為研究超小納米材料的化學(xué)和物理特性的提供了條件，解決了金屬納米材料無(wú)法直接在非晶體納米核表面負(fù)載、負(fù)載率低和晶體自成核、納米晶尺寸難以控制的難題。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一步法在非晶體納米材料核上負(fù)載金屬納米晶的方法，該方法包括以下步驟：

非晶體納米材料分散于去離子水(DI water)或蒸餾水或超純水中，配置成濃度為0.01-0.03mol/L的分散液，加入濃度為0.1-0.3mol/L的亞鐵(Fe(II))基修飾劑攪拌0.5-2.5h，反應(yīng)體系中非晶體納米材料與亞鐵(Fe(II))基修飾劑的摩爾比為(2-5):1，3000-8000rpm離心水洗，洗滌后沉降物再分散于水中，超聲分散并攪拌均勻，加入濃度為0.05-0.3mol/L金屬納米晶前驅(qū)體溶液，劇烈攪拌5-10min，超聲條件下反應(yīng)1-2h，使用水離心洗滌三次，再分散于水中制得產(chǎn)物分散液，置于室內(nèi)貯存。

所述非晶體納米材料選自SiO₂納米球、聚苯乙烯微球、納米氧化鈦和納米碳顆粒等非晶體納米材料中的任一種。