[发明专利]一种单晶壳层的Au@Ni3

说明书

本发明公开了一种具有单晶壳层的Au@Ni₃S₂核壳结构纳米颗粒，该纳米颗粒为面心立方相Au核与菱形相Ni₃S₂壳层构成，所述Ni₃S₂壳层为单晶结构。该纳米颗粒的制备方法是种子生长法，以事先合成的Au纳米颗粒为种子，添加1‑十二硫醇，生成Ni₃S₂沿Au纳米颗粒外延生长，形成Au@Ni₃S₂核壳结构。该方法提供了一条简单有效制备新颖的具有单晶半导体壳层的金属‑半导体核壳结构纳米材料的途径，操作简单，产物均匀性好；所得到的Au@Ni₃S₂核壳纳米结构具有很好的稳定性和物理化学性质，其优异析氢催化性能为其在高效电解水的应用中提供良好基础，可以广泛用于催化剂、超级电容器等领域。

技术领域

本发明涉及金属-硫化物复合纳米材料，具体涉及一种具有单晶壳层的 Au@Ni₃S₂核壳结构的纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

近年来，纳米材料研究一直是科学研究的热点。纳米材料，相较于其块体材料，由于小尺寸效应、表面效应等，具有更为丰富和优良的物理化学性质，在催化、能源转换与存储、纳米光学、光电子学以及医学诊断等诸多研究领域都有十分重要的应用前景。但是，随着科学技术的进步，单组份的纳米材料在性能上难以满足多功能化以及智能化的实际需要。为此，在纳米、原子尺度上对纳米材料为基础的复合结构颗粒的微结构和组份进行设计和制备是当前纳米材料研究的重要方向。

金属-硫化物复合结构纳米材料由于金属-硫化物间协同作用的存在，可以实现对硫化物特定性能的定向优化，拓宽其应用领域，在电子学、催化、能源等诸多领域有重要应用，吸引了广大科学家的研究兴趣。贵金属- 硫化物间的协同作用与其界面紧密相关。核壳结构纳米材料具有可控的表面以及界面，被认为是最有前途的复合结构之一。尤其是具有单晶半导体壳层的金属-硫化物核壳结构不仅拓宽了半导体物理以及纳米技术的研究范畴，而且由于其增强的物理化学性能，为半导体纳米材料器件化提供了基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化物壳层为单晶，纳米颗粒的均匀性良好，性能优异且具有较好的稳定性的金属-硫化物复合纳米材料；即 Au@Ni₃S₂核壳纳米颗粒。本发明的另一目的是提供具有单晶壳层的 Au@Ni₃S₂核壳纳米颗粒的制备方法，该制备方法克服了现有技术所需工艺体系复杂、壳层单晶性不好等不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Au@Ni₃S₂核壳结构纳米颗粒，其中，为面心立方相Au与菱形相 Ni₃S₂，金镍原子比例为10:90～15:85，Au@Ni₃S₂核壳纳米结构的直径在15 nm～30nm，Au核直径为5nm～10nm；半导体Ni₃S₂壳层为单晶结构。

一种合成Au@Ni₃S₂核壳结构纳米颗粒的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)、制备Au纳米颗粒：利用油胺和乙酰丙酮镍的混合溶液作为原料，加入氯金酸溶液，反应后获得含Au纳米颗粒的乙酰丙酮镍的油胺溶液；

(2)、种子生长：升温，在步骤(1)获得所述Au纳米颗粒溶液中加入1-十二硫醇，反应获得Au@Ni₃S₂核壳结构纳米颗粒的溶液；