[发明专利]一种自支撑金属异质纳米超结构及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种自支撑金属异质纳米超结构，所述自支撑金属异质纳米超结构包括由第一纳米结构的内核和分布在所述第一纳米结构的内核表面的第二纳米结构的外壳组成的核壳结构，所述第一纳米结构和所述第二纳米结构在结构诱导剂诱导下形成所述自支撑金属异质纳米超结构；本发明还提供了一种自支撑金属异质纳米超结构的制备方法及其用途；本发明所提供的自支撑金属异质纳米超结构，可以稳定分散在水溶液中，无需载体自支撑从而表现出更多的活性面积与光催化活性，在氧分子活化、有机偶联反应、制备光催化剂或制备光电器件中有较高的应用价值与广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种自支撑金属异质纳米超结构及其制备方法和用途。

背景技术

超结构又称之为“人造原子”，是指由纳米粒子组装排布起来的有序超级结构。由于超结构往往能够展现出不同于单独纳米颗粒的集成性质而得到了研究人员的广泛关注，近年来由多功能组分构造的异质超结构更是被研究人员寄望构造可程序化编码其物理和化学等性质的超材料。但是目前超结构的构造大多依赖于传统的自组装方法。

CN101157851B公开了一种量子点自组装超级纳米结构材料的制备方法，选择适当的有机溶剂，将金属氧化物、硫化物或金属的前驱物有机金属化合物溶解在其中，加入表面活性剂，通过超声或者搅拌以及后续静置，使金属氧化物、硫化物或金属的前驱物有机金属化合物与表面活性剂结合在一起；复合材料的制备阶段：通过控制反应物浓度、表面活性剂种类、反应时间和温度来制得由尺寸为几个纳米到几十个纳米的颗粒组装、排列成一定形貌或一定空间结构的超级纳米结构材料，但是此方法得到的不是金属异质纳米结构，并且得到的是无序的结构。传统的自组装方法一方面需要严格精细控制组装过程的条件以及采用单分散性高的组装基元从而限制了其在实际中的大规模应用；另一方面自组装方法也往往需求额外的支撑或转移基底大大的降低所制备材料的活性面积从而不利于超结构在传感、催化等领域中的应用。更为重要的问题是，相比于简单无序的基元混合物或聚集体，有序的超结构到底能够在应用上尤其是近年来备受关注的生物传感和化学催化等重要领域表现其独特和不可替代的优势，一直是困扰和制约自组装和超结构继续向前发展的一个巨大瓶颈。

因此，寻求一种简易、成本低且具有普适性的方法制备有序的、自支撑金属异质超结构并最终促进应用发展是至关重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自支撑金属异质纳米超结构及其制备方法和用途。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种自支撑金属异质纳米超结构，所述自支撑金属异质纳米超结构包括由第一纳米结构的内核和分布在所述第一纳米结构的内核表面的第二纳米结构的外壳组成的核壳结构，所述第一纳米结构和所述第二纳米结构在结构诱导剂诱导下形成所述自支撑金属异质纳米超结构。

本发明提供的自支撑金属异质纳米超结构，其采用特定的结构诱导剂进行调控形成自支撑金属异质纳米超结构，相比于现有的自组装方法制备的纳米结构，无需载体自支撑，表现出更多的活性面积，表现出更优越的光催化活性；相比于普通表面活性剂诱导得到的无序结构，本发明使用的结构诱导剂可以调控形成有序的纳米超结构。

本发明提供的自支撑金属异质纳米超结构可控，通过改变第一纳米结构的形状或者改变第二纳米结构的含量，可以调控等离子共振光吸收带。

在本发明中，自支撑是相对于有无载体而言的，即不需要任何额外的载体而可以稳定分散在溶液中的胶体纳米晶称之为自支撑纳米结构。而传统的自组装纳米超结构都需要有额外的载体进行支撑，否则无法进行表征和相关应用。