[发明专利]一种金纳米空心球的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米催化技术领域，具体涉及一种2-巯基噻唑啉功能化金纳米空心球的制备方法及其作为催化剂的应用方法。

背景技术

近年来，由于金纳米颗粒具有优秀的催化、表面增强拉曼散射、生物兼容性、光学等性质，受到了越来越多研究者的关注，控制金纳米颗粒的尺寸、形状成为了材料科学及相关领域的研究热点。目前金纳米颗粒的制备方法主要有：氧化还原法、模板法、溶胶法、晶种法、相转移法等。其中，最经典的Frens方法[Controlled nucleation for the regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions，Frens G，Nature.Phys.Sci.1973，241：20-22.]是利用柠檬酸三钠还原氯金酸溶液制备金纳米颗粒的方法，通过控制还原剂柠檬酸三钠的用量来调节金纳米颗粒的尺寸，得到了单分散性好、尺寸均一的柠檬酸三钠保护的金纳米颗粒。除此之外，[Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods(NRs)Using Seed-Mediated Growth Method，Nikoobakht B，Mostafa A.EI-Sayed，Chem.Mater.2003，15：1957-1962.]介绍了一种用十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)作为稳定剂制备棒状金纳米颗粒的方法，采用二步法先制备晶种，再由晶种控制生长得到了尺寸可调控的金纳米棒。随着生物检测、生物医学等领域应用对金纳米颗粒的尺寸、颗粒的形状、表面易修饰等性质的要求越来越精确，因此，不断地完善金纳米颗粒的制备方法，得到尺寸均一、形貌规则的金纳米颗粒具有重要意义。

鉴于金纳米颗粒的优良特性，已被广泛应用于疾病诊断、食品检测、催化、生物标记、重金属离子检测、表面增强拉曼散射、光电子学等诸多领域，特别是在催化应用方面，金纳米颗粒良好的催化性能得到了越来越多的关注，尤其是大的表面积空心结构的贵金属纳米颗粒具有高效的催化性能。随着现代工业的日益发展，污染物的排放正急剧增多，污染问题愈加严重，对动物、植物以及人类的健康均会产生危害。其中，对硝基苯酚作为某些农药、医药、染料的中间体和除草剂的降解产物可以通过食物、饮水和皮肤粘膜吸收等途径进入人体直接影响到了人类健康。美国EPA(1980)将对硝基苯酚列入了优先污染物名单，并限制其在自然水体中的浓度为10ng／L以下[Complete Destruction of p-Nitrophenol in Aqueous Medium by Electro-Fenton Method，Mehmet A.Oturan，Jose Peiroten，Pascal Chartrin，Aurel J.Acher.Environ Sci Technol，2000，34：3474-3479.]。对硝基苯酚也是我国水污染控制中的优先控制污染物，由于苯环上硝基的存在使得其稳定性增强，难于生物降解。目前，针对对硝基苯酚废水的治理方法主要有化学氧化法、生化法、生物法、萃取法、吸附法，最常用的是萃取法和吸附法。现有方法存在着很多弊端，例如，萃取法应用后水中含有一定量流失的萃取剂，容易造成二次污染。吸附法由于目前常用的材料活性炭、硅胶、活性氧化铝等的吸附性能不够理想，使得吸附剂用量大、吸附塔设备庞大、投资和运行费用较高，操作条件严格，降解速度慢。此外，工业废水中的铁氰化钾溶液在紫外光或太阳光长时间照射下会产生氰化物，一旦流入河流对人、动物的健康也将会产生极大的危害。因此，当前，对处理此类的废水污染缺乏行之有效的方法，研究新的催化降解方法和有效的催化剂对治理对硝基苯酚和铁氰化钾等废水污染是必要的。

本发明利用一步还原法制备了一种2-巯基噻唑啉功能化金纳米空心球，可作为新型高效可回收循环的催化剂来降解对硝基苯酚和铁氰化钾废水，该合成方法简单、易操作、产率高、催化反应快、催化剂可回收再利用。本发明提供了一种操作简便、材料环保、实现加速化学反应速率而降解污染物的一种应用方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用2-巯基噻唑啉还原氯金酸来制备金纳米空心球的方法，在本研究中2-巯基噻唑啉既作为还原剂，又作为保护剂在金颗粒表面防止生成的金纳米空心球发生团聚。

本发明的另一个目的是提供一种金纳米空心球的应用方法，使其作为催化剂，用来降解污染物对硝基苯酚和铁氰化钾溶液的催化降解应用方法。