[发明专利]一种金属纳米颗粒的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属纳米颗粒的制备方法，利用电化学技术电解与金属氧化物接触的导电溶液，使得导电溶液与金属氧化物发生反应制备得到金属纳米颗粒，利用该方法得到的金属纳米颗粒粒径、形貌可控、纳米颗粒存在的区域范围可控，并且制备方法简单，成本低廉，可实现大面积生产，且整个过程无有害物质，符合绿色生产原则。

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，尤其是涉及一种金属纳米颗粒的制备方法。

背景技术

纳米颗粒因其独特的性能，如量子尺寸效应、表面效应、界面效应、体积效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等，引起了材料和催化领域的广泛关注，而纳米颗粒制备技术则是纳米材料性能研究和应用的重要基础。

譬如铟纳米颗粒具有独特的光学性质，可应用于超导材料、催化剂、电子器件、气体传感器、表面增强拉曼散射和太阳能电池等领域。铟纳米颗粒的许多应用和其与光相互作用时产生的表面等离子体共振密切相关，即金属粒子表面存在大量自由电子，当光照射到金属表面时，电子受光波作用发生集体共振，这共振就产生表面等离子波，致使局部场增强，由于铟纳米颗粒的诸多用途，其制备及应用引起越来越多的关注。正是由于铟纳米颗粒有很好的光学性能，因此对其制备方法的研究有很多。目前可分为两大类，第一类物理方法包括激光烧蚀法、超声辐射法、热蒸发法、液相分散法等，此类方法存在着颗粒粒径不可控且还需要复杂的实验设备等缺点，另一类是化学方法，包括钠还原法、离子液体中金属盐的还原、有机金属前躯体分解等，这类方法用到的原材料成本高且有毒，因此传统制备方法都存在着缺陷。

譬如金纳米颗粒因其突出的催化性能，已经成为纳米材料领域中的研究热点之一，常用的制备金纳米颗粒的方法是利用柠檬酸或壳聚糖进行氧化还原反应，但是需要较高的温度下反应，制备过程较为复杂，且难以实现大面积的制备。

总的来说，目前制备纳米颗粒的方法主要有化学沉淀法、模板法、溶胶-凝胶法等，但是化学沉淀法制备的金属纳米颗粒粒径通常较大且难以控制尺寸，模板法制备工艺较为繁琐，尤其去除模板较为困难，溶胶-凝胶法得到的金属纳米颗粒容易团聚，影响使用的效果。因此需要寻找一种制备工艺简单、成本低廉且能够大面积制备金属纳米颗粒的方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种金属纳米颗粒的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种金属纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)取或制备反应池，所述反应池包括衬底和设置在所述衬底上的围堰结构，所述围堰结构在所述衬底上围成反应区域，所述反应区域内制备有金属氧化物层；

(2)在所述反应池中加入导电溶液；

(3)连接电源，所述导电溶液与电源的正极电性连接，所述金属氧化物层与电源的负极电性连接，接通电源进行电解。

优选地，所述金属氧化物层的材料为铟锡氧化物、铝锌氧化物、锌锡氧化物、氧化锌、氧化金、氧化银、氧化铜、氧化铁中的至少一种。

优选地，所述导电溶液为去离子水、碱性溶液、酸性溶液、金属盐溶液中的任一种。

本发明中步骤(1)中反应池的衬底和围堰结构可以是一体成型，也可以是分步制备，优选地，步骤(1)具体为：取衬底，在所述衬底上制备金属氧化物层，再在所述金属氧化物层上制备围堰结构。

优选地，所述围堰结构的材料为聚合物。

进一步地，所述围堰结构的材料为丙烯酸酯聚合物、环氧树脂、水溶性压敏胶、硅胶中的任一种。

优选地，步骤(1)中所述金属氧化物层的制备方式为磁控溅射法、真空蒸发法、离子增强沉积法、激光脉冲沉积法、溶胶凝胶法、喷雾热解法、化学气相沉积法、均相沉淀法中的任一种。