專利名稱：一種制備金納米粒子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種制備金納米粒子的方法。
背景技術(shù)：
金(Au)納米粒子在光學(xué)、力學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、表面催化和傳感等領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，可作為介電材料、電極材料、仿生材料、磁存儲材料及敏感材料等，有著廣泛的應(yīng)用前景。Au納米粒子的物理和化學(xué)性質(zhì)與其尺寸及形貌密切相關(guān)，如何合理控制納米材料的生長，進而實現(xiàn)對其尺寸、維度、組成、晶體結(jié)構(gòu)乃至物性的調(diào)控，對于深入研究結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)聯(lián)、并最終實現(xiàn)按照人們的意愿設(shè)計合成功能材料具有重要的意義。而Au納米粒子 表面傾向于吸附各種有機物降低表面和外界環(huán)境互相作用的表面能，同時這些被吸附的有機物能夠調(diào)節(jié)Au屬表面的性質(zhì)以及對納米結(jié)構(gòu)材料起到穩(wěn)定的作用，比如防止Au納米粒子團聚等。除了 Au屬納米粒子的穩(wěn)定研究，尺寸和形狀單分散的Au屬納米粒子的可控生長也是目前Au屬納米粒子研究的難點和熱點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種制備金納米粒子的方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種制備金納米粒子的方法，包括以下步驟(I)制備聚4-こ烯基吡啶在封管中加入I-氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN, 1_氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN的摩爾比為1_氯苯基こ烷催化劑CuCl 絡(luò)合劑Me6TREN =(O. I I) (I 2. 5) (I 2. 5)，然后再向所述封管中加入混合溶劑，之后向封管中加入4-VP單體，在40°C水浴中反應(yīng)24 72小時,所得沉淀經(jīng)真空干燥,得到聚4-こ烯基吡啶；(2)制備高分子離子液溶液將聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷攪拌混合，聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的摩爾比為 聚4-こ烯基吡啶I-溴丁烷=(O. 2 2) (I 5)，之后向聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的混合體系中加入三氯甲烷，于50°C反應(yīng)48 120小時，將得到的反應(yīng)物倒入冰こ醚中，析出白色沉淀，過濾，所得固體真空干燥，之后取干燥后的固體，配制成濃度為O. 001mol/L的溶液，制得高分子離子液溶液；(3)制備金納米粒子將HAuCl4溶液滴入所述高分子離子液溶液中，其中HAuCl4與所述高分子離子液溶液中的吡啶基的摩爾比為=HAuCl4 :所述高分子離子液溶液中的吡啶基=(O. 5 2) (2 8),得反應(yīng)液，所述反應(yīng)液攪拌6小時后，再向所述反應(yīng)液中加入濃度為O. 001mol/L的NaBH4溶液，至反應(yīng)液變至紫紅色，此時金離子已經(jīng)被還原劑NaBH4還原成金單質(zhì)，將反應(yīng)液倒入透析袋中，放入去離子水中透析3天，再經(jīng)冷凍干燥得到金納米粒子固體。其中，所述混合溶劑為丁酮和異丙醇的混合溶劑，丁酮和異丙醇的體積比為丁酮異丙醇=6 4。室溫離子液體是由陽離子和陰離子組成，無蒸氣壓(不揮發(fā))，不燃燒，導(dǎo)電性好，熱穩(wěn)定性較高，在寬廣的溫度范圍內(nèi)處于液體狀態(tài)，是ー種新型的優(yōu)良溶劑，可以溶解許多有機物和無機物，并可循環(huán)使用。采用不揮發(fā)的離子液體，可以避免由于大量使用揮發(fā)性有機溶劑對環(huán)境造成的污染，同時還能有效阻止Au納米粒子的聚集。本發(fā)明結(jié)合功能化離子液體的優(yōu)勢，用離子液體為基質(zhì)制備出了 Au納米粒子。本發(fā)明提供的利用高分子離子液制備金納米粒子的方法，采用化學(xué)還原法制得了金納米粒子，制得的金納米粒子具有均勻、尺寸可控的優(yōu)點，通過HRTEM、UV-vis等對制得的 金納米粒子的尺寸、形貌和催化性能進行了測定，本發(fā)明方法制備的金納米粒子形貌規(guī)則，粒徑均勻，不易聚集，具有較高的催化活性，且對環(huán)境污染小。此種金納米粒子有望在介電材料、電極材料、仿生材料、磁存儲材料及敏感材料等有良好的應(yīng)用。


圖I為用實施例I制得的金納米粒子配制成的金納米粒子溶液的紫外-可見吸收光譜圖；圖2為用實施例I制得的金納米粒子的TEM圖；圖3為用實施例I制得的金納米粒子配制成的金納米粒子溶液的催化對硝基苯酚的紫外圖。
具體實施例方式實施例I本實施例制備金納米粒子的方法，包括以下步驟(I)制備聚4-こ烯基吡啶在封管中加入I-氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN，I-氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN的摩爾比為1_氯苯基こ烷催化劑CuCl 絡(luò)合劑Me6TREN=O. I I 1，然后再向封管中加入混合溶劑，之后向封管中加入4-VP單體，在40°C水浴中反應(yīng)24小時，所得沉淀經(jīng)真空干燥，得到聚4-こ烯基吡啶；其中的混合溶劑為丁酮和異丙醇的混合溶劑，丁酮和異丙醇的體積比為丁酮異丙醇=6 4；(2)制備高分子離子液溶液將聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷攪拌混合，聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的摩爾比為聚4-こ烯基吡啶I-溴丁烷=0.2 1，之后向聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的混合體系中加入三氯甲烷，于50°C反應(yīng)120小吋，將反應(yīng)物倒入盛有冰こ醚的燒杯中，出現(xiàn)白色沉淀，過濾，所得濾餅真空干燥，之后取干燥后的固體，配制成濃度為O. OOlmol/L的溶液，制得高分子離子液溶液；(3)制備金納米粒子將O. 004g/mL的HAuCl4溶液滴入高分子離子液溶液中，其中HAuCl4與高分子離子液溶液中的吡啶基的摩爾比為=HAuCl4 :高分子離子液溶液中的吡啶基=0.5 8，得反應(yīng)液，反應(yīng)液攪拌6小時后，再向反應(yīng)液中加入濃度為O. 001mol/L的NaBH4溶液，至反應(yīng)液變至紫紅色，然后倒入透析袋中，放入去離子水中透析3天，再經(jīng)冷凍干燥，得到金納米粒子固體。實施例2本實施例制備金納米粒子的方法，包括以下步驟(I)制備聚4-こ烯基吡啶在封管中加入I-氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN, 1_氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN的摩爾比為1_氯苯基こ烷催化劑CuCl 絡(luò)合劑Me6TREN =I : 2. 5 : 2. 5，然后再向封管中加入混合溶劑，之后向封管中加入4-VP單體，在40°C水浴中反應(yīng)72小時，所得沉淀經(jīng)真空干燥，得到聚4-こ烯基吡啶；其中的混合溶劑為丁酮和異 丙醇的混合溶劑，丁酮和異丙醇的體積比為丁酮異丙醇=6 4；(2)制備高分子離子液溶液將聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷攪拌混合，聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的摩爾比為 聚4-こ烯基吡啶I-溴丁烷=2 5，之后向聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的混合體系中加入三氯甲烷，于50°C反應(yīng)48小吋，將反應(yīng)物倒入盛有冰こ醚的燒杯中，出現(xiàn)白色沉淀，過濾，所得濾餅真空干燥，之后取干燥后的固體，配制成濃度為O. OOlmol/L的溶液，制得高分子離子液溶液；(3)制備金納米粒子將0. 004g/mL的HAuCl4溶液滴入高分子離子液溶液中，其中HAuCl4與高分子離子液溶液中的吡啶基的摩爾比為=HAuCl4 :高分子離子液溶液中的吡啶基=I 1，得反應(yīng)液，反應(yīng)液攪拌6小時后，再向反應(yīng)液中加入濃度為0. 001mol/L的NaBH4溶液，至反應(yīng)液變至紫紅色，然后倒入透析袋中，放入去離子水中透析3天，再經(jīng)冷凍干燥，得到金納米粒子固體。實施例3本實施例制備金納米粒子的方法，包括以下步驟(I)制備聚4-こ烯基吡啶在封管中加入I-氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN, 1_氯苯基こ烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN的摩爾比為1_氯苯基こ烷催化劑CuCl 絡(luò)合劑Me6TREN =I : 1.5 : I. 5，然后再向封管中加入混合溶劑，之后向封管中加入4-VP單體，在40°C水浴中反應(yīng)48小時，所得沉淀經(jīng)真空干燥，得到聚4-こ烯基吡啶；其中的混合溶劑為丁酮和異丙醇的混合溶劑，丁酮和異丙醇的體積比為丁酮異丙醇=6 4；(2)制備高分子離子液溶液將聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷攪拌混合，聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的摩爾比為聚4-こ烯基吡啶I-溴丁烷=I I. 5，之后向聚4-こ烯基吡啶與I-溴丁烷的混合體系中加入三氯甲烷，于50°C反應(yīng)100小吋，將反應(yīng)物倒入盛有冰こ醚的燒杯中，出現(xiàn)白色沉淀，過濾，所得濾餅真空干燥，之后取干燥后的固體，配制成濃度為0. 001mol/L的溶液，制得高分子離子液溶液；(3)制備金納米粒子
將O. 004g/mL的HAuCl4溶液滴入高分子離子液溶液中，其中HAuCl4與高分子離子液溶液中的吡啶基的摩爾比為=HAuCl4 :高分子離子液溶液中的吡啶基=I 4，得反應(yīng)液，反應(yīng)液攪拌6小時后，再向反應(yīng)液中加入濃度為O. 001mol/L的NaBH4溶液，至反應(yīng)液變至紫紅色，然后倒入透析袋中，放入去離子水中透析3天，得到金納米粒子固體。實施例I制得的金納米粒子的尺寸、形貌表征將實施例I制得的金納米粒子配制成金納米粒子溶液，之后小心滴在備好的銅網(wǎng)上，靜置5分鐘后用濾紙條吸去銅網(wǎng)上多余的溶液，再靜置至銅網(wǎng)基本干燥，后用真空干燥機使銅網(wǎng)干燥充分，然后用高分辨率透射電鏡(HRTEM)來觀察金納米粒子的微觀結(jié)構(gòu)。測得的金納米粒子溶液的紫外-可見吸收光譜圖見圖I所示，得到的金納米粒子的TEM圖見圖2所示。從圖I中可以看出，制得的金納米粒子的紫外吸收峰位置在515nm,515nm吸收峰是小尺寸金納米粒子的特征峰，說明形成的金納米粒子的尺寸較小。從圖2中可以看出，金納米粒子為規(guī)整的球型，尺寸在3-5nm，分散性好，穩(wěn)定。

實施例I制得的金納米粒子的催化活性檢測取250mL的容量瓶兩個，用電子分析天平稱取硼氫化鈉和對硝基苯酚，分別放入IOOmL的燒杯中，加水使其充分溶解，其中NaBH4所用去離子水的pH值用NaOH調(diào)為10，然后定容到250mL，即配制成濃度為lOmmol/L的NaBH4溶液和濃度為0. 2mmol/L的對硝基苯酚溶液。將實施例I制得的金納米粒子配制成金納米粒子溶液。取NaBH4溶液和對硝基苯酚溶液混合，對硝基苯酚和NaBH4的摩爾比為對硝基苯酚NaBH4 = 5 167，之后立即加入到比色皿中，并加入四滴金納米粒子溶液，將比色皿迅速放入UV/PC2501型紫外可見光光度儀中，在250-600nm的波長范圍內(nèi)每4分鐘做ー次紫外/可見光譜，并記錄其最大吸收峰的位置和吸光度值，得到的室溫下金納米粒子溶液催化對硝基苯酚的紫外圖見圖3所示。從圖3中可以看出，對硝基苯酚的吸收峰位置在400nm,催化還原得到的對氨基苯酹的吸收峰在290nm,隨著反應(yīng)時間的延長,對硝基苯酹吸光度不斷降低，對氨基苯酚的吸光度上升，說明金納米粒子能有效的催化反應(yīng)的進行，另外在28分鐘反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達到75%，說明金納米粒子具有較高的催化活性。
權(quán)利要求
1.一種制備金納米粒子的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)制備聚4-乙烯基吡啶 在封管中加入I-氯苯基乙烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN，I-氯苯基乙烷、催化劑CuCl和絡(luò)合劑Me6TREN的摩爾比為1_氯苯基乙烷催化劑CuCl 絡(luò)合劑Me6TREN =(0.1 I) (I 2. 5) (I 2. 5)，然后再向所述封管中加入混合溶劑，之后向封管中加入4-VP單體，在40°C水浴中反應(yīng)24 72小時,所得沉淀經(jīng)真空干燥,得到聚4-乙烯基吡啶； (2)制備高分子離子液溶液 將聚4-乙烯基吡啶與I-溴丁烷攪拌混合，聚4-乙烯基吡啶與I-溴丁烷的摩爾比為聚4-乙烯基吡啶I-溴丁烷=(0.2 2) (I 5)，之后向聚4-乙烯基吡啶與I-溴丁烷的混合體系中加入三氯甲烷，于50°C反應(yīng)48 120小時，之后將得到的反應(yīng)物倒入冰乙醚中，析出白色沉淀，過濾，所得固體真空干燥，之后取干燥后的固體，配制成濃度為0.001mol/L的溶液，制得高分子離子液溶液； (3)制備金納米粒子 將HAuCl4溶液滴入所述高分子離子液溶液中，其中HAuCl4與所述高分子離子液溶液中的吡啶基的摩爾比為=HAuCl4 :所述高分子離子液溶液中的吡啶基=(0.5 2) (2 8),得反應(yīng)液,所述反應(yīng)液攪拌6小時后,再向所述反應(yīng)液中加入NaBH4溶液,至反應(yīng)液變至紫紅色，然后倒入透析袋中，放入去離子水中透析，再經(jīng)冷凍干燥得到金納米粒子固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備金納米粒子的方法，其特征在于，所述混合溶劑為丁酮和異丙醇的混合溶劑，丁酮和異丙醇的體積比為丁酮異丙醇=6 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備金納米粒子的方法，其特征在于，所述NaBH4溶液的濃度為 0. 001mol/L。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種制備金納米粒子的方法。該制備方法包括以下步驟制備聚4-乙烯基吡啶，將聚4-乙烯基吡啶與1-溴丁烷攪拌混合，之后向聚4-乙烯基吡啶與1-溴丁烷的混合體系中加入三氯甲烷，過濾，所得固體經(jīng)真空干燥后，配制成高分子離子液溶液；將HAuCl4溶液滴入高分子離子液溶液中，得反應(yīng)液，反應(yīng)液攪拌6小時后，再向反應(yīng)液中加入NaBH4溶液，至反應(yīng)液變至紫紅色，然后倒入透析袋中，放入去離子水中透析，得到金納米粒子固體。本發(fā)明方法制備的金納米粒子形貌規(guī)則，粒徑均勻，不易聚集，具有較高的催化活性，且對環(huán)境污染小。
文檔編號B22F9/24GK102672195SQ201210001569
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者周惠云, 李軍波, 李桂珍, 梁莉娟 申請人:河南科技大學(xué)