[发明专利]金纳米颗粒以及利用声悬浮制备金纳米颗粒的方法

说明书

本发明涉及纳米颗粒制备技术领域，尤其涉及金纳米颗粒以及利用声悬浮制备金纳米颗粒的方法。所述方法包括以下步骤：(1)将HAuCl₄·3H₂O和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液进行声悬浮，得到悬浮液；(2)在所述步骤(1)的声悬浮条件下，向所述悬浮液中加入NaBH₄溶液，进行还原反应，得到悬浮的金纳米颗粒；所述声悬浮时，声悬浮仪器的超声功率为250～450W，超声频率为20～22KHz，反射端和发射端之间的间距为35～50mm。本发明在特定的声悬浮条件下，采用NaBH₄溶液还原HAuCl₄·3H₂O溶液，制得的金纳米颗粒较常规方法制备的金纳米颗粒的催化性能显著提高。

技术领域

本发明涉及纳米颗粒制备技术领域，尤其涉及金纳米颗粒以及利用声悬浮制备金纳米颗粒的方法。

背景技术

由于量子尺寸效应导致的特定电子结构，使得纳米金属颗粒显示出区别于块体材料的独特物化性质。而金纳米颗粒无疑是其中最具代表性的一种金属颗粒，目前已引起了大量学者的关注，并在催化、生物、光学等方面发现了较大的应用前景。金纳米颗粒的制备方法主要有液相还原法、模板法、光化学法、电化学法、微波法、晶种法等。其中，液相还原法因成本低、设备简单、反应时间短、操作简便，而成为制备金纳米颗粒的经典方法。但现有的液相还原法制备的金纳米颗粒的催化性能仍有待进一步提高。

以“微重力、无容器、超高真空”为主要特征的空间环境给金属与非金属材料的制备过程带来了巨大优越性。但由于空间实验成本昂贵，利用地面条件模拟空间环境是制备和探索新型材料不可替代的先进技术。其中，声悬浮技术是当前空间材料科学研究的一种重要地面模拟方法。在一定的声压级下，决定样品能否悬浮的主要因素是样品的密度，能悬浮起样品的密度也正是一个悬浮装置悬浮能力的主要标志。西北工业大学解文军等人于2002年通过对单轴式声悬浮实验装置的几何参数进行优化设计，首次实现了密度为22.6g/cm³的固体铱和密度为13.6g/cm³的液体汞的悬浮，所以在原则上可以认为，声悬浮技术在地面正常重力条件下可以悬浮起任何物质。这为声悬浮技术应用的进一步开展奠定了基础。但目前利用声悬浮技术进行纳米金属合成尚未见文献及专利报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金纳米颗粒及利用声悬浮制备金纳米颗粒的方法，采用本发明方法制备的金纳米颗粒的催化性能显著提高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种利用声悬浮制备金纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

(1)将HAuCl₄·3H₂O和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液进行声悬浮，得到悬浮液；

(2)在所述步骤(1)的声悬浮条件下，向所述悬浮液中加入NaBH₄溶液，进行还原反应，得到悬浮的金纳米颗粒。

所述声悬浮时，声悬浮仪器的超声功率为250～450W，超声频率为20～22KHz，反射端和发射端之间的间距为35～50mm。

优选的，所述声悬浮仪器采用平面发射端，发射端的横截面直径为25～45mm。

优选的，所述声悬浮仪器采用凹面反射端，反射端的曲率半径为25～40mm，横截面直径为35～50mm。

优选的，所述还原反应的温度为室温，时间为5～30min。

优选的，所述HAuCl₄·3H₂O和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(4.9～19.6)：(13.3～16.6)。

优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量为10000～58000。