[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种载体表面光敏化制备金属纳米材料的装置及方法，该方法在温度可调控的条件下，能够在载体表面牢固沉积金属纳米材料。

背景技术

纳米尺寸带来的比表面积大、表面能高以及宏观量子隧道效应赋予了纳米金属材料独特的性能，它在诸多基础研究领域已经获得了广泛关注。例如，J.T.Hupp等利用银纳米颗粒表面的等离子体共振效应提高了燃料敏化太阳能电池的光致电流强度（K.Sugawa,T.Akiyama,H.Kawazumi and S.Yamada,Plasmon-Enhanced photocurrent generation from self-assembled monolayers of phthalocyanine by using gold nanoparticle films,Langmuir,2009,25,3887-3893）；包信和等考察了银负载量及反应气预处理对银催化剂上CO选择性氧化反应的影响，研究证实CO的选择性以及氧化性都随着银负载量的增加而得以提高（曲振平，程谟杰，石川，包信和，银负载量及反应气预处理对银催化剂上氢气中CO选择氧化反应的影响，催化学报，2002，23,460-464）。除此之外，纳米金属材料在增强人类DNA、开发控释药品以及增强药物靶向等许多更为前沿领域的应用，已然成为热门的研究课题。纳米金属材料表面极为活泼的物理化学特性赋予了它如此多的应用性能，也正是由于这一特性，纳米金属材料非常容易团聚增大其尺寸，进而丧失其纳米尺寸才具备的优异功能性。

为了有效地防止纳米金属材料的团聚，人们发展了载体材料，该材料可以将纳米金属材料固定在其表面，防止纳米金属材料的移动，进而阻止团聚增大。载体材料主要有两类：多孔载体材料（刘海弟，岳仁亮，张冬海，吴镇江，陈运法，利用简单模板制备多孔二氧化硅，过程工程学报，2009,9,1005-1010）和平面基底（K.Sugawa,T.Akiyama,H.Kawazumi and S.Yamada,Plasmon-Enhanced photocurrent generation from self-assembled monolayers of phthalocyanine by using gold nanoparticle films,Langmuir,2009,25,3887-3893）。两种载体材料各有优势，它们分别在不同的场合得到了应用。制备平面基底金属纳米材料的方法主要有如下四种：真空蒸镀的金属岛膜法、化学刻蚀银箔法、先羰基化后自组装方法（先用加热或双氧水的方法处理基底材料一般为玻璃或者碳材料，使其表面形成羰基，随后羰基将捕获周围环境的纳米金属材料，并牢牢将其固定）以及光沉积方法（彭卿，李亚栋，功能纳米材料的化学控制合成、组装、结构与性能，中国科学B辑：化学，2009,39,1028-1052；K.Sugawa,T.Akiyama,H.Kawazumi and S.Yamada,Plasmon-Enhanced photocurrent generation from self-assembled monolayers of phthalocyanine by using gold nanoparticle films,Langmuir,2009,25,3887-3893；S.J.Tauster,S.C.Fung,R.L.Garten,Strong metal-support interactions.Group8noble metals supported on titanium dioxide J.Am.Chem.Soc.,1978,100,170-175）。现有的光沉积方法需要在液体环境中以二氧化钛作为一种光催化剂，当光照射到二氧化钛表面时，处于激发态的二氧化钛将电子传递给周围环境中的金属离子，进而将其还原形成原子，银原子团聚形成纳米金属材料，这个方法优点在于可以直接制备二氧化钛和金属的复合体材料，但通常需要消耗几十小时甚至数天的时间，而且该方法的基底材料只限于二氧化钛。