[发明专利]一种载体表面光敏化制备金属纳米材料的装置及方法

权利要求书

1.一种载体表面光敏化制备金属纳米材料的装置，其特征在于：该装置包括光源、光反应池和控温系统；所述控温系统包括控温槽、循环水管道和敞口平底圆柱形玻璃容器；其中：所述载体置于装有光敏化反应溶液的光反应池中，所述可密封的光反应池放置在玻璃容器中，玻璃容器内注有冷却循环液，冷却循环液通过循环水管道与控温槽内的水连通；所述光源发出的光束由垂直方向射向玻璃容器底部，并穿过玻璃容器底部照射光反应溶液和载体。

2.根据权利要求1所述的载体表面光敏化制备金属纳米材料的装置，其特征在于：所述循环水管道上设有液体循环泵，用于玻璃容器内冷却循环液与控温槽内的水的循环流通；所述控温槽能够根据实际需要设定槽内的水温。

3.根据权利要求1所述的载体表面光敏化制备金属纳米材料的装置，其特征在于：所述光反应池为玻璃或石英材质，包括瓶体和瓶塞，瓶体为上部开口的柱状容器，瓶塞设于瓶体上部开口处用于密封瓶体，瓶塞上部设有外凸的通气孔道，该通气孔道由密封膜密封，光反应池大小可根据实际需求进行调整。

4.利用权利要求1-3任一所述装置进行载体表面光敏化制备金属纳米材料的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

（1）光敏化反应溶液的配制：将光敏化剂和金属盐前驱体溶于有机溶剂中，制得光敏化反应溶液；其中：光敏化剂的浓度为0.01-1mol/L，金属盐前躯体的浓度为0.01-1mol/L，有机溶剂为能够同时溶解光敏化剂和金属盐前驱体的有机液体；

（2）步骤（1）所得光敏化反应溶液倒入光反应池中，将载体放入光敏化反应溶液中浸没，盖上瓶塞，然后用密封膜将瓶塞上的通气孔道密封；

（3）经步骤（2）密封后的光反应池放入玻璃容器中，注入冷却循环液，设定控温槽内水温为-5～40℃，然后启动液体循环泵，经过10min后开启光源，光源发出的光束照射载体材料和光敏化反应溶液，照射时间为1s-10h；

（4）打开密封膜，开启光反应池的瓶塞，取出附着金属纳米颗粒的载体，将其置于乙醇或去离子水中超声清洗1-30min，获得负载于载体表面的纳米金属材料。

5.根据权利要求4所述的制备金属纳米材料的方法，其特征在于：所述载体材料的材质为金属、陶瓷或半导体材料，载体的形状为光滑平板基底或孔径为0.1nm-100μm的多孔材料，多孔材料载体为多孔平板状或多孔颗粒材料；载体大小可根据实际需求调整。

6.根据权利要求4所述的制备金属纳米材料的方法，其特征在于：所述金属盐前驱体为金盐、银盐或铜盐，所述光敏化剂为二苯甲酮。

7.根据权利要求4所述的制备金属纳米材料的方法，其特征在于：步骤（1）配制光敏化反应溶液时，加入稳定剂，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮或柠檬酸钠，稳定剂在光敏化反应溶液中的浓度为0.01-1mol/L，有机溶剂能够溶解稳定剂。

8.根据权利要求4或7所述的制备金属纳米材料的方法，其特征在于：所述有机溶剂为醇类。

9.根据权利要求4所述的制备金属纳米材料的方法，其特征在于：所述光源为白光连续光源、紫外纳秒激光脉冲光源或紫外连续光源；当光源为白色连续光源时，其光谱范围在200-800nm之间，电功率在1-25000W范围内，工作方式为连续光或者准连续光；当光源为紫外纳秒激光脉冲光源时，波长范围为250-450nm之间，单脉冲能量在0.1-150mJ范围内，其脉冲持续时间半高全宽小于10ns；当光源为紫外连续光时，其波长范围为250-450nm范围内，电功率在1-25000W范围内，工作方式为连续光或者准连续光。