[发明专利]一种石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料及其制备工艺与应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料及其制备方法和应用，所述石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料是以石墨烯为壳、钴铂合金为核组成的核壳结构，所述石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料为球型颗粒，粒径为3‑5 nm。本发明制备出的石墨烯包裹的CoPt@G磁性复合纳米颗粒是一种优良的T2造影剂，其造影效果优于同类产品，可用于MRI成像，可作为过氧化氢纳米酶，用于过氧化氢的催化，还具有氧化酶性质和过氧化物酶性质，能够耐王水，在酸性极强的情况下也能发挥氧化作用，能够在细胞中催化双氧水，促使催化产生氧气更多的进入细胞，氧气进入细胞越多，从而杀死肿瘤细胞，对肿瘤细胞的抑制作用强，能够应用于制备治疗肿瘤的药物中。

技术领域

本发明涉及石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料及其制备工艺与应用，属于新型催化和磁性复合纳米材料的技术领域。

背景技术

复合纳米材料是目前非常热门的研究方向，由于其具有好的稳定性，多功能性和可协调性等优良特性，使其在催化、生物医学、材料科学、环境科学、光学、能源等领域具有非常重要的应用。与单一成份纳米材料相比，多组分复合纳米材料通过调控其组成元素或者结构使其具有更优良和多样的性质，这也使得其具有在多种领域中的应用潜能。最近，磁性复合纳米材料由于其稳定性和磁性已经得到各界广泛的关注，因此制备稳定、尺寸均一、易于修饰、生物相容性好，绿色环保的磁性复合纳米材料对于其在生物富集、分离、催化以及其他研究领域都有非常重要的应用价值。

我们首次报道了制备石墨烯包裹钴铂纳米颗粒的磁性纳米复合材料的合成方法，在石墨烯的包裹下，能在王水中仍能稳定存在，并且具有磁性和催化性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，目前钴铂复合纳米材料的合成工艺复杂，颗粒尺寸均一性差，此外材料的稳定性和生物相容性也很差，这限制了其在生物分析领域中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料，所述石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料是以石墨烯为壳、钴铂合金为核组成的核壳结构，所述石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料为球型颗粒，粒径为3-5 nm。

优选地，所述石墨烯包裹在钴铂合金表面的层数为1-3层。

优选地，钴铂合金的中铂与钴的摩尔比为7:1-1:3。

进一步优选地，钴铂合金的中铂与钴的摩尔比为3:1-1:1。

进一步优选地，钴铂合金的中铂与钴的摩尔比为64:36。

铂与钴的摩尔比不同对颗粒的形貌，磁性和催化性能会产生不同的影响。随着Co比例的增加颗粒的T2驰豫值增加，磁性增强。且钴比例越大磁性越高。但是催化活性却是先随着铂与钴的摩尔比增大而缓慢增加，在铂与钴的摩尔比为1:3时最高，然后开始降低，在铂与钴的摩尔比为1:2又开始回升，然后到铂与钴的摩尔比为1:1时又开始随着钴铂的摩尔比增加而显著降低。

从形貌上看，Co的量远远超过Pt的量后，颗粒尺寸变大，过大的尺寸不利于催化反应的进行。而Co的量小于Pt的量，其颗粒大小不规律，尺寸不均匀。

因此，从形貌和性能的综合考虑，选择钴铂合金的中铂与钴的摩尔比为64:36。

本发明还提供了制备所述石墨烯包裹的钴铂复合纳米材料的方法，包括以下步骤：

（1）将气相SiO₂分散得A溶液；将钴盐溶液与铂离子溶液混合后，得B溶液；将A溶液和B溶液混合后、旋转蒸发，烘干；

（2）将步骤（1）烘干的混合物研磨成粉末，在CH₄气流中灼烧后与HF溶液混合，磁吸分离出的固体即为石墨烯包裹的钴铂复合纳米颗粒。