[发明专利]铝纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铝纳米粒子及其制备方法。铝纳米粒子的外接圆直径的离散系数小于等于0.21。其包括下述步骤：在水含量低于10ppm、且氧含量低于100ppm的氛围中，在钛催化剂存在的条件下，配体溶液和前驱体溶液进行反应即可；配体为含硫原子的官能团作为末端基的聚合物，聚合度为10～1000；前驱体为含有H₃Al‑X，X含有能与铝配位的、且有孤对电子的原子的有机分子。本发明制备方法简便，通过控制反应体系中各参数，可制得尺寸30～410nm和形貌均可控、均一度较好离散系数小的铝纳米粒子。本发明的铝纳米粒子在高均一度前提下，粒子溶液会展现出不同颜色的状态，在等离子体显色技术上有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及一种铝纳米粒子及其制备方法。

背景技术

由于纳米材料具有与宏观体相材料所迥异的表面效应和小尺寸效应等，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。纳米材料的制备方法通常分为两种：自上而下法和自下而上法。自上而下法通常借助于高能粒子束将体相材料轰击刻蚀而得到纳米材料，其制备过程需要高真空等苛刻条件，也需要借助高能耗且昂贵的仪器，因而制备成本高昂。而自下而上方法通常是借助化学合成手段，从分子或原子水平，由小而大地生长得到纳米尺寸的材料，制备过程借助化学反应，设备要求相对较低，因而成本也较低，因此更易于实现规模化量产。

作为地壳中含量最多的金属，铝在表面等离子体共振，表面增强拉曼，提高光电转换效率以及作为高能材料火箭推进剂等诸多方面有重要的应用，因而近年来制备铝纳米材料受到人们广泛的关注。而化学法制备铝纳米材料在生产成本上有得天独厚的优势，更容易实现铝纳米材料的工业化生产，因此研究意义重大。

目前，已经发展出多种铝纳米粒子的化学合成策略。例如Joel A.Haber等人首次借助过渡金属钛的化合物异丙醇钛催化分解前驱体氢化铝得到小尺寸的铝纳米粒子[J.Am.Chem.Soc.1998,120,10847.]，但由于其合成过程没有加入控制铝纳米粒子生长的配体，产物尺寸太大而且分布很宽，而且无规形状居多，尺寸和形貌都不可控。

Mohammed J.Meziani等人报道了不同活性的前驱体合成的铝纳米粒子的尺寸和形貌也有所不同[ACS Appl.Meter.Interfaces 2009,1,703.]，但由于其合成所用前驱体浓度过高，并且所选用的配体油酸对粒子生长的控制较弱，而油酸极易与前驱体反应，因此产物多以聚集体为主，少有单个粒子。

Naomi J.Halas小组通过改变合成所用溶剂的配比初步实现了铝纳米粒子的尺寸控制[Nano Lett.2015,15,2751.]，但由于其选用的配体依然是油酸，虽然能够得到大量单个分散的粒子，但产物单分散性较差，并且形貌不可控。

综上所述，能够简单方便地合成尺寸和形貌都可控并且单分散性好的铝纳米粒子具有很大的挑战，因而也限制了铝纳米材料的得天独厚的性质的应用。因此，开发出一种单分散性好且尺寸形貌可控的合成铝纳米粒子的方法具有很广泛的应用前景和商业价值。

发明内容

本发明实际积极的技术问题是克服了现有技术中无法获得尺寸和形貌都可控并且单分散性好的铝纳米粒子的缺陷，提供了一种铝纳米粒子及其制备方法。

本发明提供了一种铝纳米粒子，所述的铝纳米粒子的外接圆直径的离散系数小于等于0.21。

本发明中，所述的铝纳米粒子的外接圆直径可根据实际需求进行调节，例如外接圆直径在30～410nm，在具体实施例中，可为403.2±62.3nm、308.3±40.2nm、257.1±19.4nm、250nm±19.5nm、237.3±18.4nm、231.8±20.5nm、230.2±18.3nm、226.2±22.9nm、224.2±16.7nm、220.4±18.5nm、212.7±25.8nm、193.2±10.0nm、192.3±22.4nm、183.7±37.9nm、172.8±10.5nm、169.1±15.2nm、134.4±9.2nm或30.7±4.3nm。