[发明专利]Au@AuPt合金纳米粒子及胶体分散体系的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，特别是涉及一种核壳结构的Au@AuPt合金纳米粒子及其胶体分散体系的制备方法。

背景技术

众所周知，贵金属及其合金纳米粒子在低温燃料电池、纳米生物传感器、磁性记忆材料等领域表现出优异的性能和广泛的应用。而核-壳结构的贵金属及其合金纳米粒子由于同时存在着结构调节和电子调节作用可以很好地调控和促进其性能。

目前，制备核-壳结构的纳米粒子一般需两步完成，首先合成纳米粒子核，再在纳米粒子核表面包裹纳米壳。例如，2012年Rongjuan Feng等在《胶体与界面A：物化和工程》(Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2012,406:6-12)报道了采用两步还原法在80℃合成Au@Pt合金纳米粒子。该方法过程复杂，反应过程控制困难。核-壳结构的Au@AuPt纳米粒子是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料，但由于Au与Pt的混溶温度高，因此制备AuPt合金纳米粒子一般需要较高的温度，例如：2010年8月Zhichuan Xu等在美国化学会的期刊《物理化学快报》(J.Phys.Chem.Lett.,2010,1:2514-2518)报道了的采用金属无机盐为前驱体，油胺为溶剂、稳定剂和还原剂，在160℃的高温条件下，反应2小时，制得AuPt纳米合金。但核-壳结构Au@AuPt合金纳米粒子及其胶体至今未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种制备方法简单，反应过程易于控制的核壳结构的Au@AuPt合金纳米粒子的制备方法。

本发明的另一个目的是提供一种制备方法简单，反应过程易于控制的核壳结构的Au@AuPt合金纳米粒子胶体分散体系的制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种Au@AuPt合金纳米粒子的制备方法，包括下述步骤：

（1）配制体系A：所述体系A中含有分散试剂、金前体、铂前体和保护剂；所述体系A中，所述金前体与铂前体的浓度均为3.08-7.71mmol/L，保护剂的浓度为100-200g/L；所述保护剂为丁二酸二异辛酯磺酸钠；所述金前体为HAuCl₄、NaAuCl₄或AuCl₃，所述铂前体为H₂PtCl₆或Na₂PtCl₆；

（2）在室温下，边搅拌边向体系A中加入还原剂A使部分金前体还原，金前体还原的量的可以根据所得产物的组成确定，并通过反应时间的控制实现。核结构多，则反应时间长，还原的金前体多。再加入还原剂B，在室温下继续搅拌至反应完全，得到核壳结构的Au@AuPt合金纳米粒子；所述还原剂A为抗坏血酸，加入量为金前体物质的量的4-44倍；所述还原剂B为水合肼水溶液，加入量为金前体和铂前体物质的量之和的5-64倍。

向步骤（2）得到的反应体系中加入乙醇或甲醇，充分搅拌，离心沉降，弃去上层清液取沉淀，将沉淀洗涤后得到核壳结构的Au@AuPt合金纳米粒子粉体。

所述分散试剂为环己烷或正己烷。

所述还原剂A采用抗坏血酸的水溶液，所述抗坏血酸水溶液的浓度为100-250g/L。

一种含有Au@AuPt合金纳米粒子的胶体分散体系的制备方法，将得到的核壳结构的Au@AuPt合金纳米粒子粉体重新分散至适用于胶体分散体系的分散试剂中得到核壳结构的合金纳米粒子的胶体分散体系。

所述适用于胶体分散体系的分散试剂为环己烷、正己烷或三氯甲烷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的方法以相对廉价的金属无机盐为合金前体，以丁二酸二异辛酯磺酸钠为保护剂，与分散剂构成反向微乳液，体系中的部分Au离子被抗坏血酸还原为金纳米粒子，体系中Pt离子和剩余的Au离子被后续加入的水合肼水溶液同时还原为AuPt合金并沉积在作为新相种子的金纳米粒子表面形成核壳结构的Au@AuPt合金纳米粒子，从而实现了室温条件下一壶两步还原合成Au@AuPt合金纳米粒子。制备工艺简单，反应过程易于控制，能耗低。

2.本发明的制备方法无需高温，克服了因高温导致一次粒子团聚、颗粒尺寸和形貌难以控制等问题，有利于控制纳米粒子的尺寸。