[发明专利]一种原子个数和尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原子个数和尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇及其制备方法，属于金属合金纳米簇技术领域。首先将一定比例的Au前驱体、Ag前驱体、Cu前驱体溶于水和甲苯的混合溶液中搅拌一段时间，然后加入含氮配体、含硫配体和含炔基配体进行反应，反应一段时间后，加入硼氢化钠还原得到零价的AuAgCu合金纳米粒子，随着反应时间的延长，最后得到原子个数和尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇。通过调节Au、Ag、Cu原子比例以及配体的比例得到具有精确原子个数、不同尺寸的AuAgCu合金纳米簇。本发明的制备方法具有普适性，操作简单，并且通过改变Au、Ag、Cu原子比例得到不同尺寸的AuAgCu合金纳米簇。

技术领域

本发明属于金属合金纳米簇技术领域，具体涉及一种原子个数和尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇及其制备方法。

背景技术

近年来，金属纳米材料的制备越来越引起人们的广泛关注。金属纳米簇通常是指尺寸小于3nm的金属粒子且具有精确金属原子个数和配体数目，精确的晶体结构，一般是由金属和配体构成的核壳结构。其中，核主要以金属键为主，而配体与金属配位作为壳层，并且可以通过控制尺寸、形貌、组成或官能团等因素来控制金属纳米簇的物理与化学性质。金属纳米簇在催化、传感、生物成像、药物传输和癌症治疗等方面都有很大的应用潜能，因此，制备含有精确原子个数和富含不同表面官能团的金属纳米簇具有重要的意义。

目前，一系列的二元合金纳米簇被合成。例如，郑南峰组使用阳离子配体成功合成了Au₂₄Ag₂₀合金纳米簇，并得到其晶体结构(J.Am.Chem.Soc.,2015,137,4324-4327)。但由于当前许多金属纳米簇合成方法步骤繁琐、操作复杂，因此有效地合成具有不同尺寸和精确原子个数的三元合金纳米簇仍然是一种挑战。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种原子个数和尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇及其制备方法，通过一步法合成具有精确原子个数、尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇，该方法简便可行、操作方便，可通过改变Au、Ag、Cu前驱体比例、配体类型、还原剂加入量、反应温度和反应时间，实现在同一反应体系中直接制备出具有精确原子个数和尺寸可控的异构的AuAgCu合金纳米簇。

为实现上述目的，本发明采提供如下技术方案：

一种原子个数和尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)将Au前驱体、Ag前驱体和Cu前驱体溶于甲苯或水与甲苯的混合溶液中，得反应体系1；

(2)向反应体系1中加入相转移试剂，在3～85℃，搅拌5～180分钟，得反应体系2；

(3)向反应体系2中加入含氮配体、含硫配体和含炔基配体中的一种或两种以上，在5～70℃，搅拌0.1～24小时，得反应体系3；

(4)向反应体系3中加入硼氢化钠，在5～90℃，搅拌反应0.1～144小时，得产物；

(5)对步骤(4)所得产物分液、旋干、洗涤、萃取，得到原子个数和尺寸可控的AuAgCu三组分合金纳米簇。

基于以上技术方案，进一步地，步骤(1)中所述Au前驱体、Ag前驱体、Cu前驱体的摩尔比为1：(0.05～100)：(0.05～100)。

基于以上技术方案，进一步地，步骤(1)中所述Au前驱体为氯金酸、氯化金、二吡啶基二苯基膦氯化金、四氯金酸钠及其水合物；所述Ag前驱体为硝酸银、四氟硼酸银，乙酸银，苯甲酸银及其水合物；所述Cu前驱体为硝酸铜，氯化铜，溴化铜及其水合物。

基于以上技术方案，进一步地，步骤(2)中所述相转移试剂为四辛基溴化铵、四丁基氯化铵、四乙基溴化铵，所述相转移试剂的摩尔量为Au、Ag、Cu前驱体总摩尔量的0.2～5倍。