[發明專利]一種銀納米結構上金原子沉積的控制方法

有效

• 申請號: 202110365092.3
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113210600B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 朱興忠;徐娟;惲沁茹;闞彩俠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B22F1/054
• 分類號: B22F1/054;B22F1/17;C23C18/44;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 金詩琦

本發明公開了一種銀納米結構上金原子沉積的控制方法，包括以下步驟：步驟一，以金納米雙錐為核，外延生長銀制得銀納米棒，其高表面能面與尖端位置呈異位分布；步驟二，以銀納米棒為反應模板，分散到十六烷基三甲基溴化銨溶液中，加入抗壞血酸溶液，攪拌均勻；步驟三，調節混合溶液的pH值，進而調節抗壞血酸溶液的還原性，實現反應系統中置換反應與共還原反應之間比率的調節；步驟四，向所得反應系統中滴加金前驅體溶液，隨反應系統由置換反應體系轉變為共還原反應體系，被還原的金原子的沉積位置由高表面能面逐漸遷移至銀納米棒的尖端位置。本發明通過調節反應系統的pH值即可實現金原子的可控沉積，條件簡單，條件溫和，可操作性強。

技術領域

本發明屬于沉積控制方法，具體為一種銀納米結構上金原子沉積的控制方法。

背景技術

中空納米結構因其大比表面積及內部體積在催化、傳感、成像和藥物釋放領域得到了廣泛的關注和應用。置換反應是實現中空納米結構制備的有效方法，但所得中空納米結構形貌單一，且側壁厚度難以調節。近年來，通過將置換反應與共還原反應相結合的方式進一步實現了對中空納米結構形貌參數的精細調控，進而獲得納米殼、納米盒、納米籠和納米框的多種中空結構，在諸多領域有很好的應用前景。

通過復雜反應體系實現中空納米結構的精細合成在很多文獻中都有了相關報道(ACS Nano,2016,10,8019-8025；J.Am.Chem.Soc.,2017,139,13837-13846)。然而，在這些報道中，金原子的沉積模式較為單一，且基于所選銀納米結構中高能面與尖端位置于銀納米結構中的位置分布統一，所得納米結構基本為結構相近的立方基納米結構，以至金原子的沉積機理至今沒有明確的探索。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本發明目的是提供一種能夠明晰沉積機理、實現納米結構精確控制的銀納米結構上金原子沉積的控制方法。

技術方案：本發明所述的一種銀納米結構上金原子沉積的控制方法，包括以下步驟：

步驟一，以金納米雙錐為核，外延生長銀制得銀納米棒，其高表面能面與尖端位置呈異位分布，構建統一的反應模板；

步驟二，以步驟一所得銀納米棒為反應模板，分散到十六烷基三甲基溴化銨溶液中，再加入還原劑抗壞血酸溶液，攪拌均勻；

步驟三，調節步驟二所得混合溶液的pH值，進而調節抗壞血酸溶液的還原性，實現反應系統中置換反應與共還原反應之間比率的調節，即混合溶液的pH值越高，抗壞血酸溶液的還原性越強，反應系統中共還原反應的占比越高；

步驟四，向步驟三所得的反應系統中滴加金前驅體溶液，隨反應系統由置換反應體系轉變為共還原反應體系，被還原的金原子的沉積位置由高表面能面逐漸遷移至銀納米棒的尖端位置，實現對金原子沉積位置的可控調節。

進一步地，步驟一中，銀納米棒包括尖端、側面和側棱，尖端包括10個{111}面，側面包括5個{100}面，側棱包括5個{110}面，側棱為高表面能面。

進一步地，步驟二中，十六烷基三甲基溴化銨的濃度為0.05～0.1mol/L，抗壞血酸溶液的濃度為0.1～1mol/L。十六烷基三甲基溴化銨的濃度低于0.05mol/L，會改變模板中置換反應的初始位置，進而影響最終形貌；濃度高于0.1mol/L，會使得加入的前驅體溶液趨于離子態而降低反應量?？箟难崛芤旱臐舛鹊陀?.1mol/L，整體還原性較低，置換反應占主導地位，不能實現兩類反應之間比率的調節；濃度高于1mol/L，整體還原性過高，共還原反應占主導地位，不能實現兩類反應之間比率的調節。

進一步地，步驟三中，采用濃度為0.1～1mol/L的氫氧化鈉溶液或濃度為0.1mol/L的鹽酸溶液來調節步驟二所得混合溶液的pH值。混合溶液的pH值在1.88～12.96范圍內變化。隨著pH值的增加，反應系統中由置換反應為主轉變為共還原反應為主。