[发明专利]一种长方形金核/钯壳双金属纳米棒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶金核/钯壳结构双金属纳米棒及其制备方法，该方法通过控制反应过程实现了长方形钯壳结构外延生长于圆柱状的金核结构。

背景技术

对金属纳米颗粒而言，尺寸、组成、结晶性、形状和结构对其性质，尤其是光学性质，有显著的影响。自九十年代中期以来，形状控制的合成开始引起广泛关注因为在许多情况下，它比其他几个因素更容易取得对材料性质的精细调控。例如，已有的研究工作表明金属表面等离子体共振峰的峰位和数目以及表面增强的拉曼散射的有效光谱范围都可以通过控制金属纳米结构的形状来进行调控。因此形状控制的合成已成为金属纳米颗粒研究中的一个重要方面，已有一些合成方法出现。在这些合成方法中，一种被称为“种子调制的生长方法”获得了较为广泛的关注。该方法可以简单描述如下(以金为例：C.J.Murphy，T.K.Sau，A.M.Gole，C.J.Orendorff，J.X.Gao，L.F.Gou，S.E.Hunyadi，T.Li，J.Phys.Chem.B 2005，109，13857-13870.)：首先在水溶液中用强还原剂还原金盐得到几纳米大小的球形金颗粒，称之为晶种；之后将金盐、结构导向剂(如十六烷基三甲基溴化铵)和弱还原剂(如抗坏血酸)的水溶液以一定比例混合，称之为生长溶液；最后，在生长溶液中加入适量小的金纳米颗粒作为成核中心，各种形状的金纳米结构就会形成。该反应是在空气，水溶液和室温条件下进行，且所用的化学试剂也无毒性，因此可以说是一种简便、灵活的绿色化学合成方法。从当今节约能源保护环境的角度来看，可望获得广泛的应用。目前用这种生长方法已可以合成各种形状的金、银纳米颗粒。但总体而言，用种子调制的生长方法来控制金属纳米颗粒的形貌还是一个较新的研究方向，所获得的多是一些经验规律，反应的具体机制还不清楚。目前，种子调制的生长方法中，种子基本上都是几纳米的球形金属颗粒，晶种不具有特定的几何形状。在各种形状的金属纳米结构中，棒状金属颗粒的研究获得了更多地关注。用种子调制的生长方法来合成金纳米棒是首先由美国大学Murphy领导的研究小组提出来，但金纳米棒的产率不高，之后EL-Sayed的研究小组对该方法进行了进一步改进，使金纳米棒的产率高达90％以上。因此可以说在种子调制的生长中，金纳米棒的合成是最为成熟的。

尽管种子调制的生长方法在形状控制方面取得了很大进展，但该方法的成功目前仅限于金、银两种金属。因此向其它金属的扩展是需要的。钯是一种很好的催化剂，在其表面可以进行多种催化反应。但球形钯纳米颗粒的表面等离子体共振峰(电子沿长轴方向的集体振荡运动)的峰位位于紫外光谱波段，这使得利用其光学性质很困难。最近美国的研究人员合成了几十纳米大小的三角形、六角形和正方体的钯纳米颗粒，发现它们的表面等离子体共振峰的峰位可以移到可见光谱波段，这使得在可见光谱波段利用光学性质成为可能。例如，对上述几种形状钯纳米颗粒的研究表明，它们将是另一个可望在表面等离子学和表面增强的拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，以下简称SERS)方面获得应用的体系。

在以金纳米棒作模板制备金钯核壳结构的研究中，目前只得到几纳米尺度的球形钯颗粒围绕着金纳米棒的表面生长(J.H.Song，F.Kim，D.Kim，P.D.Yang，Chem.Eur.J.2005，11，910-916.)，外延生长的长方形的钯纳米棒的制备还未见报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种长方形金核/钯壳结构双金属纳米棒；

本发明的另一目的是提供一种制备上述长方形金核/钯壳结构双金属纳米棒的方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的金核/钯壳结构的长方形双金属纳米棒单晶，包括：

一圆柱状金纳米棒内核，及包覆于所述圆柱状金纳米棒内核外表面的长方形钯壳层；所述圆柱状金纳米棒内核的直径为10～15nm，长为45～55nm；所述长方形钯壳层的长为50～62nm，宽为14～24nm，高为14～24nm。

本发明提供的金核/钯壳结构的长方形双金属纳米棒单晶的制备方法，其步骤包括：

1.制备金晶种溶液；

2.制备金纳米棒溶液；其特征在于，还包括以下步骤：

3.纯化金纳米棒溶液

将步骤2制备的金纳米棒溶液经离心分离，得到纯化金纳米棒溶液，并将其中金的浓度调整为0.1mM-0.44mM；

4.制备金核/钯壳结构的长方形双金属纳米棒单晶：