[发明专利]具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线及其制备方法和应用，制备方法包括步骤：1)将金前驱体、铜盐和刻蚀剂分散在油胺中，得反应液；2)将步骤1)中的反应液置于100～210℃反应，反应完成后离心、洗涤得到具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线。通过本方法所制备的金纳米线的平均直径为13.2纳米，能够负载在活性炭、二氧化硅、二氧化钛或氧化铝上作为催化剂，催化脱氢偶联反应和二氧化碳的电催化还原反应。本发明提供的金纳米线，其具有高密度的缺陷结构，在催化反应中表现出增强的催化性能，尤其是在硅烷与水(及羟基化合物)脱氢偶联反应中表现出优异的催化性能。

技术领域

本发明属于纳米科学领域，涉及一种具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线及其制备方法和应用。

背景技术

自1989年Haruta等人发现金纳米粒子具有很高的低温一氧化碳催化氧化性能及其独特的湿度增强效应以来，纳米金催化剂逐渐成为了科学家和工业界的宠儿，在环境污染、电化学生物传感器等领域都有着广泛的应用。金在地壳中储量稀少，且分布极其分散，这两个因素造成了金的价格非常昂贵。因此如何提高金催化剂的活性、选择性以及稳定性对于经济发展、环境保护以及资源节约有着非常重要的意义，也是我国建设环境友好型、资源节约型社会的必然要求。对于催化反应而言，要提高催化效率就必须要使催化剂具有更多的反应活性位点，比如堆垛层错、孪晶以及高指数晶面等。此外，近三年以来，科学家发现贵金属纳米催化剂的相结构对于催化剂性能有着显著的影响。因此，发明一种简单、快速制备具有特殊相结构且富有高反应活性位点的金纳米催化剂的方法显得尤为重要。

科学家们成功制备了具有缺陷结构的金纳米晶体，比如金纳米片、金纳米十面体和金纳米二十面体等。至今制备具有缺陷结构的金纳米晶体的方法已经具备了简易、多样性等特点，并且已经在催化领域显示出了潜在的应用前景。然而在相结构的合成制备上，现有方法非常局限，除去常规的面心立方堆积结构，只有Hua Zhang等人成功合成了具有2H六方密堆积结构的四方形金纳米薄片，4H六方密堆积结构的金纳米带以及4H与面心立方复合堆积的金纳米棒等。

到目前为止，上述工作还存在着以下不足：第一，制备多种堆积结构的金纳米晶方法有限，且实验周期很长(往往大于10小时)，大批量制备存在难度；第二，制备具有缺陷结构，尤其是高密度缺陷的金纳米晶结构难以实现大批量制备；第三，目前为止没有方法能够制备同时具有三种及以上不同堆积结构复合堆积的金纳米晶。第四，迄今为止得到的大部分非面心立方堆积结构的金纳米晶稳定性较差，在催化反应过程中易发生相转变。这些原因明显限制了高活性纳米金催化剂在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线及其制备方法和应用，该金纳米线为多种密堆积结构混合任意排列，其易于制备，在催化反应中表现出增强的催化性能，尤其是在硅烷与水(及羟基化合物)脱氢偶联反应中表现出优异的催化性能。

本发明的目的还在于提供一种负载了金纳米线的载体，该载体在催化反应中表现出增强的催化性能，尤其是在硅烷与水(及羟基化合物)脱氢偶联反应中表现出优异的催化性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线，所述金纳米线的平均直径为13.2纳米。

一种具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线的制备方法，包括步骤：

1)将金前驱体、铜盐和刻蚀剂分散在油胺中，得反应液；

2)将步骤1)中的反应液置于100～250℃反应，反应完成后离心、洗涤得到具有多种密堆积结构混合任意排列的金纳米线。

优选地，所述反应液置于150～180℃反应。

优选地，反应液中还可以加入氯离子补充剂，氯离子补充剂使得在反应液中氯原子摩尔数为金原子摩尔数的8倍以上。