[发明专利]利用棉铃虫杆状病毒核衣壳制备贵金属钯纳米棒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，特别是贵金属钯纳米棒的制备方法。

背景技术

由于贵金属纳米材料具有表面-界面效应，小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道，所以贵金属纳米材料表现出独特的力学、电学、光学、热学、磁学、催化和超导等特性。这些独特的性能使它在光学、传感器、催化和生物检测分析等领域具有重要的应用价值，因而越来越受到人们的广泛关注。纳米材料的另一大特点就是它的性质会随着尺寸、形貌及其复合结构的改变而发生改变，所以人们期望通过简单绿色的方法可以得到结构、形态、尺寸可调控，分布均匀，稳定性较好的贵金属纳米材料。

近年来，人们尝试用不同的方法和模板来控制合成不同形态的钯纳米材料。例如，电化学沉积法、水热法、模板法、溶胶凝胶法等。其中利用生物模板法制备钯纳米材料已经成为一个新趋势，如Alexander S.Freer等人(Journal of Colloid and Interface Science,2013,392,213–218)利用了烟草花叶病毒生物模板合成制备了钯纳米棒，他们首先将烟草花叶病毒进行基因改造，使其衣壳蛋白的氨基酸有所改变，目的是更好地吸附钯纳米粒子，但同时也增加了实验过程的复杂性。制备过程复杂，制备周期延长。Elizabeth S.Royston等人(Journal of Colloid and Interface Science,2009,332,402–407)也是利用烟草花叶病毒为最初模板，在其上附着硅，然后硅/病毒复合结构作为模板制备钯纳米棒，实验过程复杂，提高了生产成本。Yi Hsiu Chen等人(J.Am.Chem.Soc,2009,131,9114–9121.)用种子介导的方法来合成钯纳米棒，虽然合成工艺得到了一定程度的简化，但合成出的钯纳米棒结形貌不一，结构不够稳定。还有一些学者用电化学的方法制备钯纳米棒，但形貌和尺寸的稳定性皆不太理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、安全无害、产率高，制备的钯纳米棒形貌一致、尺寸均匀的利用棉铃虫杆状病毒核衣壳制备贵金属钯纳米棒的方法。本发明主要是利用棉铃虫杆状病毒核衣壳的固有形貌，将PdCl2溶液直接加入到提纯的棉铃虫杆状病毒核衣壳溶液中，经过特定时间的孵化处理，得到具有特定形貌、分散均匀的钯纳米棒。

本发明的技术方案如下：

(1)棉铃虫杆状病毒核衣壳的制备：

每1mg的棉铃虫核型多角体病毒粉末用100μL的超纯水进行超声分散，得到灰白色的多角体悬液，按多角体悬液：碱解液的体积比＝4～6:1的比例，在多角体悬液中加入碱解液后静置15～25min，上述的碱解液为0.3mol/L碳酸钠，0.5mol/L氯化钠和0.03mol/L乙二胺四乙酸二钠的混合溶液。再用浓度为0.5mol/L的冰醋酸调节pH值至7，按上述液体总量:氯仿体积＝4～6:1的方式加入氯仿，震荡5～10min。以5000～6000r/min离心5～10min后，将上层液体即上清液吸出，每4～6mL上清液装入一支超离管，在4～10℃，25000～30000r/min下超速离心1～2h，将所得沉淀斑用PBS溶液重悬，PBS溶液体积:原上清液的体积＝1:3～5，即得棉铃虫杆状病毒核衣壳溶液。

(2)贵金属钯纳米棒的制备：

按棉铃虫杆状病毒核衣壳溶液:浓度为5～10mMPdCl₂溶液的体积＝2～4:1的比例向步骤(1)制得的棉铃虫杆状病毒核衣壳溶液中加入PdCl₂溶液，充分混匀，于20～30℃，130～170r/min下摇床孵化15～25h，即得到棉铃虫杆状病毒核衣壳负载的贵金属钯纳米棒。

本发明与现代技术相比具有以下优点：

1、直接采用天然的棉铃虫杆状病毒核衣壳作为模板，原料简单易得，安全无害，生产成本低。

2、制备方法工艺简单，条件温和，环保高效，易于实现工业化生产。

3、制备的钯纳米棒形貌稳定，尺寸均一，分散好，有望在催化燃料电池、催化汽车尾气和生物传感等方面有重要应用。

附图说明

图1是本发明实施例1提纯得到的棉铃虫杆状病毒核衣壳的低倍数的TEM图；

图2是本发明实施例1制备得到的低倍数钯纳米棒TEM图；

图3是本发明实施例2提纯得到的棉铃虫杆状病毒核衣壳的高倍数的TEM图；

图4是本发明实施例2制备得到的高倍数钯纳米棒TEM图。

具体实施方式

实施例1