[发明专利]制造具有良好氧化稳定性的具有核-壳结构的金属纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造具有优异氧化稳定性的具有核-壳结构的金属纳米粒子的方法。 

背景技术

存在多种制造具有核-壳结构的金属纳米粒子的方法。主要使用通过使用化学还原法或通过物理分离大块(bulk)金属粒子来制造金属纳米粒子的方法。 

为了制造金属纳米粒子，可以使用利用化学还原剂的化学还原法或通过改变金属前体溶液的还原电位而合成金属纳米粒子的无电电镀法。此处，化学还原剂可以包括肼、醇、表面活性剂、柠檬酸等。可以使用上述化学还原剂从金属离子或有机金属化合物还原金属，由此合成具有核-壳结构的金属纳米粒子和/或具有合金结构的金属纳米粒子。使用化学还原法的金属纳米粒子的这种化学合成使得可制造均匀的金属纳米粒子；然而，金属纳米粒子的聚集倾向于极强，由此要求后热处理。此外，由于使用对人体有害的大量还原剂，所以还需要在反应之后对残留的还原剂进行处理的工艺。 

除了化学还原法之外，金属纳米粒子的合成可还包括：在高温、高压或通过控制合成气氛而实现的特定气氛下合成金属纳米粒子的方法；和使用物理力对大块金属粒子进行物理分离的方法。这些方法可有助于制造各种金属组分的纳米微粒；然而，会混合杂质并且会需要昂贵的设备。 

为了解决这些问题，可利用射线对金属前体溶液进行照射，并可 以将溶液中产生的自由基用于还原金属前体。 

然而，作为实验的结果，照射射线不足以确保具有核-壳结构的金属纳米粒子的氧化稳定性。因此，迫切需要研究除了使用射线的照射来制造金属纳米粒子之外，还提高金属纳米粒子的氧化稳定性的新方案。 

发明内容

技术问题 

本发明的方面提供一种在不使用化学还原剂的条件下通过照射射线而制造具有优异氧化稳定性的具有核-壳结构的金属纳米粒子的方法。 

技术方案 

根据本发明的方面，提供一种制造具有优异氧化稳定性的具有核-壳结构的金属纳米粒子的方法，所述方法包括：加热并搅拌核金属前体溶液；将经加热并搅拌的核金属前体溶液与壳金属前体溶液混合，并且加热并搅拌混合的金属前体溶液；以及利用射线对经加热并搅拌的金属前体溶液进行照射。 

可以在30℃～300℃下对所述核金属前体溶液进行加热并搅拌10～120分钟。 

可以在30℃～300℃下对所述混合的金属前体溶液进行加热并搅拌10～120分钟。 

所述射线可以包含选自电子束射线、X射线和γ射线中的一种或多种射线，且所述射线可以具有10kGy～500kGy的吸收剂量。 

所述核金属前体溶液可以包含选自如下的一种或多种金属的离 子：金、银、铜、铂、镍、锌、钯、铑、钌、铱、锇、钨、钽、钛、铝、钴和铁。 

所述核金属前体溶液可以包含修饰分子(capping molecules)。 

所述修饰分子可以包含选自如下的一种或多种化合物：具有硫羟基的化合物、具有羧基的化合物和具有胺基的化合物。 

所述修饰分子可以包含选自如下的一种或多种具有胺基的化合物：丙胺、丁胺、辛胺、癸胺、十二烷胺、十六烷胺和油胺。 

所述壳金属前体溶液可以包含选自如下的一种或多种金属的离子：金、银、铜、铂、镍、锌、钯、铑、钌、铱、锇、钨、钽、钛、铝、钴和铁。 

包含在所述壳金属前体溶液中的金属可以具有比包含在所述核金属前体溶液中的金属更低的氧化程度。 

有益效果 

根据本发明的方面，提供一种制造具有核-壳结构的金属纳米粒子的方法，所述方法由于简化的制造工艺而使得可提高制造收率并降低制造成本，所述简化的制造工艺即不使用化学还原剂的环境友好工艺，其不需要除去残留的还原剂的工艺和后热处理。 

特别地，由于在热处理之后利用射线对金属前体溶液进行照射，所以可以进一步提高金属纳米粒子的氧化稳定性。 

附图说明

图1显示了通过高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)分析的本发明概念实施方案的铜-银核-壳纳米粒子的图像； 

图2显示了本发明概念实施方案的铜-银核-壳纳米粒子的元素分布(mapping)图像； 

图3显示了本发明概念实施方案的铜-银核-壳纳米粒子的能量色散光谱(EDS)的光谱分析结果； 

图4～图7显示了通过使用高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)的本发明概念实施方案的铜-银核-壳纳米粒子的元素分布分析结果；