專利名稱：一種制備單分散金屬納米粒子的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備單分散金屬納米粒子的方法。
背景技術：
貴金屬納米粒子在催化、醫(yī)藥、分析及生物等領域具有廣泛的應用。目前已經(jīng)發(fā)展了多種合成單一金屬納米粒子的方法，ElSayed МA 1996年在Science雜志上報道了金屬鉑納米粒子的合成，該方法以聚合物為分散劑、在惰性氣體保護下以氫氣還原金屬鉑離子得到了單分散的鉑納米粒子膠體溶液(science，1996，272∶1924)；基于類似的方法，國內(nèi)清華大學徐柏慶等人以聚丙烯酸鈉為保護劑制備了立方狀的金屬鉑膠體溶液，但該類方法只能適用于液相膠體溶液的制備，在批量合成上存在很大的困難(科學通報，2003，48，1919-1924)；Peng XG等人2003年在美國化學會會志上報道了金、鉑納米粒子的合成(J.Am.Chem.Soc，2003，125∶14280)，該方法以可溶性金屬鹽為原料、在甲苯溶劑中合成了金、銅等納米粒子，該方法涉及了大量甲苯溶劑的使用。綜上所述，目前國內(nèi)外所報道的貴金屬納米粒子的合成方法均只限于單一種類納米粒子的合成，且一般使用了大量的有機溶劑為液相體系，存在環(huán)境污染等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備單分散金屬納米粒子的方法。
本發(fā)明所提供的制備單分散金屬納米粒子的方法，是將金屬離子溶液在堿金屬氫氧化物、脂肪酸和有機極性溶劑的混合體系中進行反應，得到單分散金屬納米粒子。
其中，上述制備反應的步驟是先將固體堿金屬氫氧化物加入到脂肪酸和有機極性溶劑的混合溶劑中，混合后加入金屬離子溶液在20-300℃下反應，得到單分散金屬納米粒子。
制備過程中，脂肪酸與有機極性溶劑的體積比為1∶0.5-10；金屬離子溶液的濃度為0.01-0.5mol/L，金屬離子溶液與混合溶劑的體積比為1∶0.5-5；堿金屬氫氧化物與金屬離子的摩爾比為1-10∶1。所用的金屬離子可為金、銀、鈀、鉑、釕、銠或銥離子等，可以通過這些金屬的可溶性鹽，如硝酸鹽、鹽酸鹽等來提供。脂肪酸為油酸、硬脂酸或癸酸等。有機極性溶劑為乙醇、丙酮、乙二醇或丙三醇等。
本發(fā)明以脂肪酸和極性溶劑構成混和溶劑體系，以可溶性金屬鹽和堿金屬氫氧化物為原料，來制備單分散金屬納米粒子。本發(fā)明方法簡便、安全、成本低、適用性廣，同時適用于多種貴金屬納米粒子的合成，克服了已有合成路線中采用大量有機溶劑所帶來的成本及環(huán)境污染問題，所獲得的貴金屬納米粒子可以應用于生物、醫(yī)藥、催化及分析等領域。


圖1為實施例1所制備的銀X射線粉末衍射圖。
圖2為實施例1所制備的銀TEM電鏡檢測圖。
圖3為實施例2所制備的金X射線粉末衍射圖。
圖4為實施例2所制備的金TEM電鏡檢測圖。
圖5為實施例3所制備的鈀X射線粉末衍射圖。
圖6為實施例3所制備的鈀TEM電鏡檢測圖。
圖7為實施例4所制備的鉑X射線粉末衍射圖。
圖8為實施例4所制備的鉑TEM電鏡檢測圖。
圖9為實施例5所制備的釕X射線粉末衍射圖。
圖10為實施例5所制備的釕TEM電鏡檢測圖。
圖11為實施例6所制備的銠X射線粉末衍射圖。
圖12為實施例6所制備的銠TEM電鏡檢測圖。
圖13為實施例7所制備的銥X射線粉末衍射圖。
圖14為實施例7所制備的銥TEM電鏡檢測圖。
具體實施例方式
實施例1、單分散銀納米粒子的制備稱取0.5g KOH加入20ml溶有5g硬脂酸的乙二醇溶劑中，充分反應約30mins后，再稱取1g分析純硝酸銀溶于15mL水中，并將配成的銀離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應釜中，在140℃反應24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的深蘭色粉末。如圖1所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬銀；用透射電子顯微鏡(TEM)對金屬銀進行形貌分析，從圖2中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在5-6nm之間。
實施例2、單分散金納米粒子的制備稱取0.5g NaOH加入10ml油酸、20ml丙酮的混合溶劑中，充分反應約30mins后，再稱取0.4g分析純氯化金溶于10mL水中，并將配成的金離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應釜中，在60℃反應24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的深棕色粉末。如圖3所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬金；用透射電子顯微鏡(TEM)對金屬金進行形貌分析，從圖4中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在5-6nm之間。
實施例3、單分散鈀納米粒子的制備稱取1gNaOH加入5ml癸酸、20ml乙醇的混合溶劑中，充分反應約30mins后，再稱取0.6g分析純氯化鈀溶于20ml 0.4mol·L-1HCl溶液中，并將配成的鈀離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應釜中，在80℃反應24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖5所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬鈀；用透射電子顯微鏡(TEM)對金屬鈀進行形貌分析，從圖6中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在3-4nm之間。
實施例4、單分散鉑納米粒子的制備稱取0.5gNaOH加入8ml油酸、15ml乙醇的混合溶劑中，充分反應約30mins后，再稱取0.3g分析純氯鉑酸鉀于10mL水溶液中加熱使之溶解，并將配成的鉑離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應釜中，在20℃反應24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖7所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬鉑；用透射電子顯微鏡(TEM)對金屬鉑進行形貌分析，從圖8中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在3-4nm之間。
實施例5、單分散釕納米粒子的制備稱取0.4gNaOH加入6ml油酸、20ml丙三醇的混合溶劑中，充分反應約30mins后，再稱取0.5g分析純?nèi)然懭苡?2mL水溶液中，并將配成的釕離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應釜中，在180℃反應24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖9所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬釕；用透射電子顯微鏡(TEM)對金屬釕進行形貌分析，從圖10中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在3-4nm之間。
實施例6、單分散銠納米粒子的制備稱取0.7gKOH加入16ml油酸、10ml乙醇的混合溶劑中，充分反應約30mins后，再稱取0.4g分析純?nèi)然櫲苡?2mL水溶液中，并將配成的銠離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應釜中，在120℃反應24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖9所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬銠；用透射電子顯微鏡(TEM)對金屬銠進行形貌分析，從圖10中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在2-3nm之間。
實施例7、單分散銥納米粒子的制備稱取0.8gKOH加入18ml油酸、10ml乙醇的混合溶劑中，充分反應約30mins后，再稱取0.9g分析純?nèi)然炄苡?0mL水溶液中，并將配成的銥離子溶液加入混合溶劑中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應釜中，在160℃反應24h后，所得沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，得到帶有金屬光澤的黑色粉末。如圖9所示產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為金屬銥；用透射電子顯微鏡(TEM)對金屬銥進行形貌分析，從圖10中可以看出其形貌為單分散納米顆粒，粒徑在2-3nm之間。
權利要求
1.一種制備單分散金屬納米粒子的方法，是將金屬離子溶液在堿金屬氫氧化物、脂肪酸和有機極性溶劑的混合體系中進行反應，得到所述單分散金屬納米粒子。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述反應的步驟是先將固體堿金屬氫氧化物加入到脂肪酸和有機極性溶劑的混合溶劑中，混合后再加入金屬離子溶液在20-300℃下反應，得到所述單分散金屬納米粒子。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述脂肪酸與有機極性溶劑的體積比為1∶0.5-10；所述金屬離子溶液的濃度為0.01-0.5mol/L，金屬離子溶液與混合溶劑的體積比為1∶0.5-5；所述堿金屬氫氧化物與所述金屬離子的摩爾比為1-10∶1。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述金屬離子為金、銀、鈀、鉑、釕、銠或銥離子。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述脂肪酸為油酸、硬脂酸或癸酸。
6.根據(jù)權利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述有機極性溶劑為乙醇、丙酮、乙二醇或丙三醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備單分散金屬納米粒子的方法。本發(fā)明所提供的制備單分散金屬納米粒子的方法，是將金屬離子溶液在堿金屬氫氧化物、脂肪酸和有機極性溶劑的混合體系中進行反應，得到單分散金屬納米粒子。本發(fā)明以脂肪酸和極性溶劑構成混和溶劑體系，以可溶性金屬鹽和堿金屬氫氧化物為原料，來制備單分散金屬納米粒子。本發(fā)明方法簡便、安全、成本低、適用性廣，同時適用于多種貴金屬納米粒子的合成，克服了已有合成路線中采用大量有機溶劑所帶來的成本及環(huán)境污染問題，所獲得的貴金屬納米粒子可以應用于生物、醫(yī)藥、催化及分析等領域。
文檔編號B22F9/16GK1757470SQ200510109219
公開日2006年4月12日 申請日期2005年10月19日 優(yōu)先權日2005年10月19日
發(fā)明者王訓, 莊京, 李亞棟 申請人:清華大學