[发明专利]一种金银核壳纳米双锥-二氧化铈复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种金银核壳纳米双锥‑二氧化铈复合材料的制备方法，包括：取设定量金纳米双锥分散于十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，接着加入硝酸银，摇晃均匀并静置，之后加入醋酸铈，摇晃均匀并加入一定超纯水，放入烘箱中于100℃下反应，反应结束后，冷却至室温并离心，获得目标产物。本方法选用水热法，在100℃下即可制备金银核壳纳米双锥‑二氧化铈，节能环保。现有的合成方法很少能够做到半导体氧化物的位点选择性生长，该方法巧妙利用CTAB作为配体在金纳米锥侧面和尖端位置密度分布不同的特点，可以实现二氧化铈的位点选择性生长。

技术领域

本发明属于制备合成功能纳米材料技术领域，具体涉及一种金银核壳纳米双锥-二氧化铈复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，光催化技术引起了广泛关注，因为它提供了一种环境友好且可持续的方法，可以利用取之不尽的太阳能来有效去除污染物。宽带隙传统氧化物半导体催化剂的可见光和近红外光催化活性较差，而等离子体金属纳米结构(Ag、Au等)因其可调的光吸收能力，已被用于在相对低强度的光照射下进行光化学转化，但等离子体增强催化的实际应用受到限制，主要是因为热电子利用率低。解决这些问题的一个途径是将氧化物半导体与等离子体金属复合，等离子体金属纳米结构可以通过热电子注入机制有效地将半导体的光催化活性扩展到可见光和近红外区域。金属-半导体氧化物核壳结构将金纳米晶体完全埋在氧化物壳中，产生的热空穴的无法得到填补，相比之下，只在强等离子体共振位点负载半导体氧化物，使得热空穴和电子高效分离并充分与反应物分子接触，从而能产生更高的光催化活性。

各向异性的Au纳米晶体如金纳米棒、金纳米双锥等具有可调等离子体共振，特别是双金属结构Au-Ag核壳结构，能大大增强等离子体共振强度和可调范围。N型半导体二氧化铈富含氧空位，价格低廉，在催化领域应用也十分广泛。目前已有的Au纳米棒(锥)负载二氧化铈的结构，如Benxia Li等人(ACS Nano 2014,8,8,8152–8162)采用水热法以EDTA-NH₃溶液与硝酸铈为原料制备了Au纳米棒-二氧化铈复合结构，但该方法难以控制二氧化铈的生长位置，只能形成氧化铈完全包裹金纳米棒的结构。Henglei Jia,等人(J.Am.Chem.Soc.2019,141,13,5083–5086)采用水热法以醋酸铈和次氯铂酸钾为原料制备了Au纳米棒尖端负载二氧化铈的结构，但该方法无法形成Au-Pt双金属-氧化铈结构，过量的铂只会形成氧化铈的壳结构，并且铂价格昂贵。

发明内容

为了克服上述现有背景技术的不足之处，本发明目的在于提供一种金银核壳纳米双锥-二氧化铈复合材料的制备方法。本发明采用硝酸银和醋酸铈为原料，并选用等离子体共振更强的金纳米双锥代替金纳米棒，水热法一步制备了Au-Ag核壳双锥尖端负载二氧化铈的复合材料。

为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

一种金银核壳纳米双锥-二氧化铈复合材料的制备方法，包括：

取设定量金纳米双锥分散于十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，接着加入硝酸银，摇晃均匀并静置，之后加入醋酸铈，摇晃均匀并加入一定超纯水，放入烘箱中于90-110℃下反应，反应结束后，冷却至室温并离心，获得目标产物。

优选的，所述烘箱中温度设定为100℃。

优选的，所述金纳米双锥的制备方法为：

S1、室温下，采用NaBH₄快速还原在十六烷基三甲基氯化铵和柠檬酸混合溶液中的HAuCl₄，混合溶液从淡黄色变为褐色，将混合溶液在75-85℃的油浴中加热80-100分钟，颜色从棕色逐渐变为红色，最后将热处理过的混合溶液从浴中取出并在室温下储存，得金种子；

S2、在搅拌下依次加入十六烷基三甲基溴化铵、HAuCl₄、AgNO₃、HCl、抗坏血酸，最后加入一定体积的金种子，在30℃静置2小时，得金纳米双锥溶液。