[发明专利]一种具有优良催化与光吸收性能的凹面金@银铂异质复合纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种凹面金@银铂异质复合纳米粒子及其制备方法。所述方法是以预制的金纳米八面体作种子，采用种子生长法在环境气氛下加热含有金纳米八面体、四氯铂酸钾、硝酸银及抗坏血酸的乙二醇混合溶液，使银铂在金纳米八面体六个顶点定向沉积，进而形成尺度均匀、成分可调、形状为凹面形状的金@银铂异质复合纳米粒子。制得的金@银铂异质复合纳米粒子在水、乙二醇等溶液中具有良好的分散性和稳定性，在室温下和环境气氛下长时间保存不发生团聚沉淀或变形。本发明获得的凹面金@银铂异质复合纳米粒子具有优良催化活性及光吸收性能，有望在表面等离子体光学、燃料电池、催化加氢等方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及了一种具有优良催化活性及光吸收性能的凹面金@银铂异质复合纳米粒子及其制备方法。

背景技术

与单金属纳米颗粒相比，由两种或多种金属元素构成的复合纳米颗粒不仅可以有机集合不同成分间的独特性能，而且可利用金属间协调作用进一步增强金属的固有特性及孵化出新的性能。同时，人们可以通过尺度、形貌、成分、结构等多种结构因素对金属复合纳米材料的性能进行有效调控。众所周知，贵金属铂具有十分优异的催化性能，在工业催化、燃料电池、汽车尾气处理等诸多领域具有十分重要的应用价值。贵金属金银纳米材料具有独特的表面等离子体共振吸收特性及生物相容性。这些特性使其在表面等离子体光学、表面增强拉曼光谱、细胞成像、光热治疗等方面和广阔的应用前景。因此，构筑多功能金银铂复合纳米粒子近年来引起了人们的广泛关注。目前，金银铂复合纳米粒子的合成方法包括：1）用金或金银团簇对铂纳米粒子表面进行修饰；2）以金纳米粒子做种子，在其表面沉积铂或铂银构筑核壳结构纳米粒子；3）以银纳米粒子做模板，采用置换刻蚀方法构筑金铂或金银铂空心纳米粒子。采用上述策略，J. Zhang等人采用金或金银纳米团簇修饰铂纳米催化剂表面，不仅提高了铂纳米催化剂热和电化学催化稳定性，而且利用铂与金或金银间的协同作用，提高了铂对氧气还原反应的氧化电位，进而使金纳米簇修饰的铂纳米催化剂仍然呈现出较好的催化活性。Y. Ding等人采用欠电位沉积法在金表面沉积铜，然后铜与氯铂酸原位置换反应制备了金铂核壳纳米孔材料。Y. Kim等人以金八面体、立方体、纳米棒作种子，采用种子生长法构筑了金核铂纳米球枝晶壳异质材料。Y. Xia等人向不同形貌银纳米材料胶体溶液中添加铂酸钾或氯金酸/四氯铂酸钾混合溶液合成了一系列银铂或金银铂复合空心纳米粒子。然而，上述方法构筑的金铂或金银铂复合纳米粒子尽管有效提高了贵金属铂的催化活性及稳定性，但并未表现出良好的表面等离子体共振吸收特性。也就是说，采用已有的合成路线，人们难以制备具有良好光学特性的金银铂复合纳米粒子。因此，发展一种简便易行的合成方法，制备催化活性高、且具有优异光学性能的金银铂复合纳米粒子具有重要的科学意义和实际应用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种银铂在金八面体六个顶点定向沉积方法，制备具有优良催化活性及光吸收性能的凹面金@银铂复合纳米粒子。

本发明中凹面金@银铂异质复合纳米粒子是以金八面体做种子，采用种子生长法在环境气氛与一定温度条件下加热含有金八面体、四氯铂酸钾、硝酸银及抗坏血酸的乙二醇混合溶液获得的。所述的凹面金@银铂复合纳米粒子典型但非限制性的合成过程包括以下具体实施步骤：

（1）在搅拌条件下，将氯金酸、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA，Mw=100000-200000，20 wt%）水溶液依次添加到乙二醇溶液中，获得制备金纳米八面体的反应前驱体溶液，其中溶液中聚二烯丙基二甲基氯化铵、氯金酸的浓度分别为0.005-0.5摩尔/升、0.0001-0.01摩尔/升；

（2）将上述配制好的反应前驱体溶液置于150-250度下反应0.5-12小时，制得金纳米八面体胶体溶液，其溶液颜色呈现为紫红色；

（3）自然冷却到室温后，在搅拌条件下依次向金纳米八面体胶体溶液添加一定量的抗坏血酸、硝酸银和四氯铂酸钾的水溶液，其中抗坏血酸、硝酸银、四氯铂酸钾的浓度分别为0.0005-0.01摩尔/升、0.000001-0.00005摩尔/升和0.000005-0.0001摩尔/升；