[发明专利]非正二十面体金纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新型贵金属纳米材料制备技术领域，涉及一种催化材料非正二十面体金纳米材料的制备方法。

背景技术

在各种贵金属材料中，金因其相对较低的成本、生物相容性和优良性能而受到广泛的研究。如何提高金纳米材料的催化性能也成为研究的热点。目前，研究者普遍认为具有高指数晶面和多面体结构的纳米材料可以表现出更高的比表面积和化学活性，但其合成充满挑战性，研究者通常采用电化学方法、液相化学还原法等，通过添加表面活性剂辅助控制金纳米晶体生长以合成具有高指数晶面的纳米结构。目前研究者已合成多种结构的金纳米材料，如由高指数晶面{520}围成的正二十四面体（参考文献【1】：Chem.Commun.,2010,46,5109–5111），由{730}围成的拉长二十四面体（参考文献【2】：J.Am.Chem.Soc.2009,131,16350–16351），由{221}和{331}围成的三八面体（参考文献【3】：Angew.Chem.,Int.Ed.2008,47,8901–8904;参考文献【4】：J.Am.Chem.Soc.2010,132,18258–18265），由{321}围成的六八面体（参考文献【5】：J.Am.Chem.Soc.2012,134,4565-4568），由{720}围成的凹二十四面体（参考文献【6】：J.Am.Chem.Soc.,2010,132,14012–14014），由{611}围成的纳米稻米（参考文献【7】：Small,2011,7(16),2307–2312）等，相对于低指数晶面结构表现出高化学活性。同时，小尺寸金纳米材料的高催化活性与低指数晶面表面活性原子的大量存在有关，比如，由低指数晶面中能量最高的{110}围成的金十二面体表现出高催化活性。因此，将高指数晶面和高能量晶面两种结构结合在一起合成的多面体催化材料具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，利用常见的抗坏血酸(AA)、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、硼氢化钠、氯金酸等为原料，提供一种操作简单、成本低、绿色环保的非正二十面体金纳米材料的制备方法，其制备包括如下步骤：

第一步，制备种子溶液：称量0.36-0.37g CTAB于烧杯中，加入5.0ml水，在室温下搅拌溶解20-40min，滴入10^-3mol/L的HAuCl₄水溶液5.0ml，搅拌均匀，一般搅拌时间为20-40min，得到橙色透明溶液；量取0.01mol/L的NaBH₄水溶液0.6ml一次性加入所述的橙色透明溶液中，在室温下搅拌溶解20-40min，得到种子溶液。

第二步，制备生长溶液：在干净塑料试管中依次加入0.01mol/L的DDAB（双十烷基二甲基溴化铵）水溶液4.0-5.0ml（DDAB水溶液用量不满5.0ml时，加去离子水以保证DDAB水溶液和去离子水总体积为5.0ml），10^-3mol/L的HAuCl₄水溶液5.0ml，0.01mol/L的AgNO₃水溶液80-130μl和0.1mol/L的AA（抗坏血酸）水溶液70-130μl，得到的混合溶液即为生长溶液。

第三步，取第一步中得到的种子溶液0.3ml，加入到第二步中制备的生长溶液中，倒置摇匀，在30℃水浴中静置反应11.5-12.5h。

第四步，将第三步中得到的溶液在8000-10000rpm条件下高速离心5-10min，去除上清液后用去离子水分散，离心/分散步骤重复2-5次以除去多余的表面活性剂，洗涤后的样品即为非正二十面体金纳米材料。将所得到的非正二十面体金纳米材料分散在去离子水中，备存。

在本发明中，如果没有特别地说明，所采用的溶液都是在常规条件下制备的，比如在室温下将物质溶解在水溶液中制备得到的。

在本发明中，如果没有特别地说明，所采用的装置、仪器、设备、材料、工艺、方法、步骤、制备条件等都是本领域常规采用的或者本领域普通技术人员按照本领域常规采用的技术可以容易地获得的。

相比于现有制备典型正二十面体金纳米材料的化学方法，本发明具有如下优点：

1、本发明采用温和的溶液法，合成方法简单易行，得到的非正二十面体金纳米材料尺寸和形貌均一。

2、本发明以价格低廉的抗坏血酸、十六烷基三甲基溴化铵、硼氢化钠等为原料，反应温度低，用量少，具有绿色环保节能的优点。

附图说明

图1为本发明所得到的产物的X-射线衍射图。