[发明专利]一种管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种管状核壳结构的Au@Pt纳米颗粒及其制备方法和应用，本发明首先制备得到了棒状的AuNR纳米颗粒，然后在十六烷基三甲基氯化铵表面活性剂的作用下，棒状的AuNR纳米颗粒与AgNO₃反应生成棒状结构的Au@Ag纳米颗粒。生成的Au@Ag再与H₂PtCl₆反应生成管状核壳结构的Au@Pt。所述管状核壳结构的Au@Pt纳米颗粒的光学响应波长较AuNR纳米颗粒有明显的红移，鉴于其光学响应特性，其可在光照的条件下，催化水产生氢气。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域和表面等离子体共振研究领域，具体涉及一种管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

贵金属纳米颗粒由于具有局域表面等离子体共振效应而具有丰富的光学性质，这一光学响应随颗粒的组成、形貌、大小等因素的变化而变化。

金纳米颗粒由于比较稳定且形貌可塑而备受人们的关注。其中，Au-Pt核壳纳米颗粒在传感器和催化作用上的应用非常广泛。它可以调节传感器中的局域表面等离子体共振，使气体传感器具有更高的灵敏度和可选择性。在催化应用上，增强光子捕获和活性氧的产生，提高可见光催化性能，可以消除水污染。

发明内容

本发明提供了一种管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒，其以Au纳米棒为核，Pt纳米管为壳，Au纳米棒处于Pt纳米管的中心进而形成了管状的核壳结构，形成的核壳结构使得Au的表面等离激元效应并未减弱。

本发明还提供了一种管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒的制备方法，操作简单且采用非高温合成方法，通过改变合成条件可以得到不同壳厚度的Au-Pt纳米颗粒。

本发明还提供了一种管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒作为催化剂的应用，所述管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒具有优异的催化性能，其可在光照的作用下催化水产生氢气。

本发明具体技术方案如下：

一种管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

S1：种子溶液的制备：向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中加入HAuCl₄水溶液混合均匀，再向其中加入新配制的NaBH₄冰水溶液，得到种子溶液；

S2：AuNR纳米颗粒的制备：向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中依次加入HAuCl₄水溶液、AgNO₃水溶液和HCl溶液，然后在搅拌条件下加入抗坏血酸水溶液，待溶液被还原为无色后立即加入步骤S1制备的种子溶液，反应，即可得到AuNR纳米颗粒的溶液；

S3：Au@Ag纳米颗粒的制备：取步骤S2得到的AuNR纳米颗粒的溶液离心之后再分散到等体积的十六烷基三甲基氯化铵水溶液中，加入AgNO₃水溶液和抗坏血酸水溶液，搅拌混匀后在65℃下静置4小时，离心，得到Au@Ag纳米颗粒；

S4：Au-Pt纳米颗粒的制备：将S3得到的Au@Ag纳米颗粒分散到去离子水中得到Au@Ag纳米颗粒溶液，向其中加入十六烷基三甲基氯化铵水溶液、H₂PtCl₆溶液以及浓氨水，搅拌混匀后，静置14天，离心，即得管状核壳结构的Au-Pt纳米颗粒。

步骤S1中，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液、HAuCl₄水溶液和NaBH₄冰水溶液的摩尔浓度之比为(0.08～0.15)：(0.005～0.015)：(0.005～0.015)。

步骤S1中，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液、HAuCl₄水溶液和NaBH₄冰水溶液的体积之比为10000：(125～300)：(500～1200)。