專利名稱：一種空心納米金粉體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種空心納米金粉體材料的制備方法。
背景技術(shù)：
中空結(jié)構(gòu)的金納米材料不僅具有比表面積高、密度較低的特點，而且 與非中空金屬納米材料相比有著新的物理化學(xué)性能，同時中空結(jié)構(gòu)的貴金 屬納米粒子可以節(jié)約貴金屬的使用量，降低材料的成本。因此，中空結(jié)構(gòu) 的金屬納米粒子的合成和應(yīng)用研究引起了人們極大的興趣。目前，中空結(jié)
構(gòu)金納米粒子的制備方法主要是基于一種模板方法(Chem. Mater. 2003， 15:3176-3183，中國發(fā)明專利，CN 1730150A)。常用的模板有介孔氧化鋁、 聚乙烯納米微球、硅球和囊泡等。這種方法首先是將金在這些模板上還原 出來，然后再通過一些加熱或者是溶解的方法將模板除去，最后就得到了 中空的金納米結(jié)構(gòu)。雖然該法比較容易獲得空心納米金粉體材料，但是對 模板的選擇很重要，空心納米金粉體材料的孔徑直接受硬模板的粒徑分布 影響，且還需要焙燒、有機溶劑溶解或化學(xué)反應(yīng)法除去模板，該法制備工 序復(fù)雜。因此，不能形成規(guī)模生產(chǎn)。常規(guī)制備空心納米金粉體材料的技術(shù)， 需要相對復(fù)雜的操作工藝，通用性不好，有一定的局限性。Sun等提出了一 種合成中空貴金屬納米結(jié)構(gòu)的方法(Adv. Mater. 2003， 15:641-646)， 其主要原理是基于金屬間的置換反應(yīng)，首先在溶液中用化學(xué)還原法合成出
3較為活潑的金屬銀納米粒子然后加入金的鹽前驅(qū)體，在100攝氏度的條件 下回流最后得到了金中空納米結(jié)構(gòu)，其方法中需要價格昂貴的金屬銀作為 犧牲模板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種空心納米金粉體材料； 本發(fā)明的另一目的是提供一種空心納米金粉體材料的制備方法。 為探索低成本，高質(zhì)量和大批量的生產(chǎn)空心納米金粉體材料的方法,
本發(fā)明以硼氫化鈉、檸檬酸鈉、氯金酸為原料，選擇價格便宜的鈷作為犧
牲模板來規(guī)模制備空心納米金粉體材料。
本發(fā)明空心球結(jié)構(gòu)的納米金生成反應(yīng)機理是 3Co + 2*C/4- = 2爿w + 3Co2+ + 8CT
實現(xiàn)本發(fā)明的制備步驟如下
1) 、將去離子水通高純氮排除溶解的氧氣，攪拌下加入檸檬酸鈉，硼 氫化鈉，使去離子水中檸檬酸鈉的濃度為0. 0004 0. 0006 M，硼氫化鈉的 濃度為0. 03 0. 09 M;
2) 、加入醋酸鈷，使去離子水中醋酸鈷的濃度為0.003 0.009 M，反 應(yīng)體系始終在氮氣的保護下進行，合成具有納米尺度的鈷納米粒子；
3) 、繼續(xù)攪拌反應(yīng)至體系中硼氫化鈉消耗完畢，加入氯金酸，使去離 子水中氯金酸的濃度為0. 002 0. 006 M，于室溫下進行磁力攪拌6 12 h;
4) 、將產(chǎn)物離心，洗滌，真空干燥4 10h，即制得空心納米金粉體催 化劑。
依上述方法所制得的空心納米金粉體材料的X射線電子衍射分析表明產(chǎn)物為純金。進一步的投射電鏡分析表明反應(yīng)產(chǎn)物是空心結(jié)構(gòu)的納米金
粉體材料，平均粒徑為20-50 nm，殼體壁厚度在2-4nm。
本發(fā)明的制備方法工藝簡單，成本低廉，且可連續(xù)批量生產(chǎn)。
具體實施方式
實施例1-
將300 mL去離子水通高純氮排除溶解的氧氣，攪拌下加入檸檬酸鈉 31mg，硼氫化鈉340mg，使去離子水中檸檬酸鈉的濃度為0. 0004M，硼氫化 鈉的濃度為0.03M。待穩(wěn)定后加入濃度為224 mg的醋酸鈷，使去離子水中 醋酸鈷濃度為0.003M。反應(yīng)體系始終在氮氣的保護下進行。即合成了具有
納米尺度的鈷納米粒子。接著繼續(xù)攪拌反應(yīng)至體系中硼氫化鈉消耗完畢， 加入247 mg氯金酸，使去離子水中氯金酸濃度為0.002 M，于室溫下攪拌 6h。最后，將產(chǎn)物離心，洗滌，真空干燥4h即制得空心納米金粉體材料。 平均粒徑為20 nm，內(nèi)徑為16 nm。
實施例2:
將300 mL去離子水通高純氮排除溶解的氧氣，攪拌下加入檸檬酸鈉39 mg，硼氫化鈉680 mg，醋酸鈷448 mg,使去離子水中檸檬酸鈉的濃度為 0.0005M，硼氫化鈉的濃度為0.06M，醋酸鈷濃度為0. 006M。反應(yīng)體系在氮
氣的保護下進行。即合成了具有納米尺度的鈷納米粒子。然后加入氯金酸 494 mg，使去離子水中氯金酸濃度為0.004M，于室溫下攪拌8 h。最后， 將產(chǎn)物離心，洗滌，真空干燥6 h即制得空心納米金粉體材料。平均粒徑 為35 nm，內(nèi)徑為29 nm。 實施例3:將1000 mL去離子水通高純氮排除溶解的氧氣，攪拌下加入檸檬酸鈉 155mg，硼氫化鈉3404mg，醋酸鈷2242mg，使去離子水中檸檬酸鈉的濃度 為0.0006M，硼氫化鈉的濃度為0.09M，醋酸鈷濃度為0. 009M。。反應(yīng)體系
在氮氣的保護下下進行。即合成了具有納米尺度的鈷納米粒子。然后加入 2471 mg氯金酸，使去離子水中氯金酸濃度為0.006M，于室溫下攪拌12 h。 用碳酸氫鈉調(diào)節(jié)PH值為8，待反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物離心，洗滌，真空干燥 10 h即制得空心納米金粉體材料。平均粒徑為50 nm，內(nèi)徑為42 nm。
權(quán)利要求
1、一種空心納米金粉體材料，平均粒徑為20-50nm，殼體壁厚度在2-4nm。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種空心納米金粉體材料的制備方法，其特征 在于制備步驟如下1) 、將去離子水通高純氮排除溶解的氧氣，攪拌下加入檸檬酸鈉，硼 氫化鈉，使去離子水中檸檬酸鈉的濃度為0. 0004 0. 0006 M，硼氫化鈉的 濃度為0. 03 0. 09 M;2) 、加入醋酸鈷，使去離子水中醋酸鈷的濃度為0.003 0.009 M，反 應(yīng)體系始終在氮氣的保護下進行，合成具有納米尺度的鈷納米粒子；3) 、繼續(xù)攪拌反應(yīng)至體系中硼氫化鈉消耗完畢，加入氯金酸，使去離 子水中氯金酸的濃度為0. 002 0. 006 M，于室溫下進行磁力攪拌6 12 h;4) 、將產(chǎn)物離心，洗滌，真空干燥4 10h，即制得空心納米金粉體催 化劑。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種空心納米金粉體材料的制備方法，本發(fā)明以硼氫化鈉、檸檬酸鈉、氯金酸為原料，選擇價格便宜的鈷作為犧牲模板來規(guī)模制備空心納米金粉體材料，在去離子水中檸檬酸鈉的濃度為0.0004～0.0006M，硼氫化鈉的濃度為0.03～0.09M；加入醋酸鈷，使去離子水中醋酸鈷的濃度為0.003～0.009M，繼續(xù)攪拌反應(yīng)至體系中硼氫化鈉消耗完畢，加入氯金酸，使去離子水中氯金酸的濃度為0.002～0.006M，于室溫下進行磁力攪拌6～12h；將產(chǎn)物離心，洗滌，真空干燥4～10h，即制得空心結(jié)構(gòu)的納米金粉體材料，平均粒徑為20-50nm，殼體是由直徑在2-4nm的金顆粒堆積組成，周圍壁厚度在5-8nm。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，成本低廉，且可連續(xù)批量生產(chǎn)。
文檔編號B22F1/00GK101433959SQ20081005164
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者劉世偉, 華凱峰, 呂翔宇, 李翠玲, 王玉江, 怡 蘇 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所