[发明专利]一种纳米铂包覆金颗粒膜复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到微、纳米尺度材料的制备领域，具体的说是一种纳米铂包覆金颗粒膜复合材料的制备方法。

背景技术

随着微纳米科学技术的发展，微米及纳米尺度薄膜、颗粒的优异性能和广阔应用前景逐渐被研究者认知并引起世界各国材料学家、物理学家和化学家的极大兴趣。当尺寸达到纳米级时，颗粒将呈现明显的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，在催化、滤光、光吸收、医学、磁介质及新材料等领域具有广阔应用前景。

由于良好的综合性能及成本优势，纯金(Au)及其合金材料日益受到人们的重视，作为重要的工业原料已经广泛应用于微电子器件、生物医学、传感器、催化、电极材料等工业领域。由于粒子间的电磁耦合，自组装金纳米粒子薄膜表现出协同等离子体共振吸收行为和表面增强拉曼散射效应。

铂（Pt）具有高的化学稳定性和反应活性，是低温燃料电池、氢能源等应用领域中不可替代的催化剂，而且铂纳米材料具有异常红外性能，具有广阔的应用前景。

近年来根据性能需要设计新的纳米材料体系，特别是纳米复合体系的设计和研究，己成为当前纳米科学技术和凝聚态物理研究的前沿和热点。因此，纳米复合体系越来越受到人们的关注，其中纳米复合颗粒膜就是一类具有广阔应用前景的纳米复合材料，由于纳米粒子的性能、工艺条件等参量的变化都对纳米复合薄膜的性能有着显著的影响，因此，可以在较多的条件下实现对其功能特性的调控。将两种或两种以上的材料进行表面包覆处理后，可以产生新的功能，例如对超细颗粒表面经行改性，即利用物理或化学的方法改变颗粒表面的结构和组成将极大的拓展超细颗粒的应用空间在微电子、传感、催化、光电显示、生物医药等领域有广阔的应用前景。金薄膜、铂薄膜都具有良好的催化性能，如果将纳米金薄膜、金颗粒与铂薄膜组合到一起将会展现出更好的的催化特性。

除了单一组分的金属纳米材料之外，近年来双金属甚至多金属纳米颗粒的合成同样受到极大的关注。双金属或者多金属纳米颗粒按照结构特点可以分为核壳结构纳米颗粒、合金纳米颗粒和枝状纳米颗粒。因为双金属纳米颗粒结构上的复杂性，通常这种纳米颗粒具有很多独特的性能。例如对于铂纳米颗粒来说，通过与镍或者钴进行合金化能使它对某些物质的催化活性提高几倍甚至几十倍。又比如用铂作为晶种来生长铂铂枝状纳米颗粒可以减少催化剂中价格昂贵的金属铂的用量。加入用金纳米颗粒作为晶种来生长铂能起到稳定铂纳米催化剂的作用。对于银纳米颗粒来说，在金纳米颗粒上构筑核壳结构能实现金银核壳纳米立方体尺寸及吸收光谱上的调控。

由于具有广阔的应用前景，高效率、低成本的微纳米尺度Au薄膜、Pt薄膜、金颗粒及其复合材料制备技术成为本领域的研究热点之一。目前金薄膜、铂薄膜的制备方法主要有磁控溅射法、蒸镀法、电镀、化学镀、溶胶凝胶、电沉积等方法。目前亚微及纳米尺度Au颗粒的制备方法主要包括：水热法、还原金盐法、晶种法、电化学合成、气相沉积、模板法。虽然人们在实验室内可以通过多种方法制备出亚微及纳米尺度的金薄膜和金颗粒，但是所制备的金颗粒基本都是自由态的单分散颗粒或者许多颗粒团聚在一起，很难将这些颗粒固定在基体或者薄膜表面。尽管通过模板法可以在基体或者薄膜表面生长纯金颗粒，但是这种方法技术复杂，而且在去除模板的过程中容易对Au颗粒造成污染，因而也不适合产业化发展需求。

综上所述，可以看出现有技术方法很难在薄膜表面生长与薄膜结合良好的Au颗粒，也就是说很难制备出金薄膜/金颗粒复合结构，意味着很难制备出高性能的纳米铂薄膜包覆金颗粒膜复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米铂包覆金颗粒膜复合材料的制备方法，该方法是在柔性聚酰亚胺基体表面无需模板制备出纳米铂薄膜包覆金颗粒膜复合材料。

本发明为实现上述技术目的采用的技术方案为：一种纳米铂包覆金颗粒膜复合材料的制备方法，首先在聚酰亚胺基体表面制备金-钼合金膜，并使基体保持在200℃～330℃的温度以促使金原子在薄膜表面生长为金颗粒，然后在制备的金-钼合金膜表面沉积铂薄膜即制得产品。

所述在聚酰亚胺基体表面制备金-钼合金膜的步骤如下：

1）将柔性聚酰亚胺基体清洗干净后置于磁控溅射镀膜机基片台上；

2）在镀膜机的靶位上分别放置好Au靶和Mo靶，然后关闭真空室、开启机械泵和分子泵对真空室抽真空，使真空度达到0.0001-0.0005Pa，而后再对基片台进行加热，加热温度200℃～330℃；