[发明专利]一种多孔金纳米球及其制备方法和中间产物硫化铅金杂化纳米结构

说明书

本发明公开了一种多孔金纳米球及其制备方法和中间产物硫化铅金杂化纳米结构。上述制备方法包括：含硫小分子溶液和醋酸铅溶液反应得到硫化铅纳米粒子模板溶液；四氯金酸溶液、抗坏血酸溶液和硫化铅纳米粒子模板溶液反应得到硫化铅金杂化纳米结构溶液；选择性除去硫化铅模板，得到多孔金纳米球溶液，离心去掉上清液，得到多孔金纳米球。本发明实现了多孔金纳米球的纯化学方法合成，合成方法简易，提高了金的利用率，可大批量制备。合成的三维结构金纳米球拥有十分密集的多孔表面，这些多孔表面由高密度、低配对的原子台阶和扭结组成，这为催化反应提供了高活性的催化位点。

技术领域

本发明属于金纳米颗粒的制备技术领域，涉及基于模板法制备多孔金纳米球的方法，具体为一种多孔金纳米球及其制备方法和中间产物硫化铅金杂化纳米结构。

背景技术

金纳米粒子具有较好的化学稳定性，且具有优异的物理化学性质。由于金的高自由电子密度和高导电性，金纳米粒子表现出优异的表面等离激元共振性质。当共振发生时，金纳米粒子具有极高的电场强度增强效应，极大地光学吸收、散射截面，这些性质在光学调控、生物技术、光电技术、太阳能技术、微电子技术等领域表现出巨大的应用前景。

到目前为止，多种形貌的金纳米颗粒已被制备出来，如：金纳米球、金纳米棒、金纳米双锥、片状的多孔金等。其中，金纳米球和金纳米棒的制备工艺简单、形貌可控性好；且金纳米棒的等离子体共振峰可在较宽的波长范围(550–1550nm)连续可调。在这些金纳米粒子中，多孔金具有大的比表面积体积比，高的孔隙度，良好的导电导热性。这些纳米尺度交连的三维网络结构表面有着高活性低配对的原子。因此，多孔金纳米结构表现出比其它结构金纳米粒子更优异的催化性质。例如：室温下，无载体的多孔金纳米结构催化转化一氧化碳的效率接近100％，并且连续20小时不出现活性损失，在0℃下对CO的转化效率也能达到85％。这使多孔金纳米结构成为催化、传感、燃料电池等领域更好的选择。

由于其巨大的应用前景，大量科学家投入到多孔金纳米结构的可控制备研究中。目前大多数多孔金利用脱合金、自组装、模板法和电化学等方法制备二维的片状结构。例如，美国科学家Jonah提出先将一定厚度和比例的Au-Ag金叶裁剪成特定大小，然后将金叶放入浓硝酸中选择性溶解Au-Ag合金中的Ag，最后得到孔壁孔道双连续的多孔纳米金(Jonah,et al.Nature,2001,410,450-453.；Jonah,et al.J.Am.Chem.Soc.,2003,125,7772-7773.)；德国科学家Schaff首先提出将热的SiO₂沉积在Si的基底上，然后用电子束蒸镀的技术将Au-Ag双层膜按一定厚度沉积在Si/SiO₂衬底上，最后用硝酸选择性除去Au-Ag合金中的Ag，得到多孔结构的Au纳米颗粒(Peter,et al.J.Mater.Chem.,2012,22,5344-5348.)；中国科学家Sun在一定温度下，首先对金电极进行循环伏安扫描，然后不断通低电势沉积Zn与高电势溶解Zn的过程交替进行，形成了多孔金膜(Sun,etal.Adv.Funct.Mater.,2005,15,989-994.)。可以看出，目前合成多孔结构纳米金仍主要围绕脱合金方法。但脱合金制备多孔金过程中对Ag、Zn等较活泼金属模板的依赖性大，无法实现大规模工业生产，并且制备出的二维片状结构纳米金表面积体积比低，反应物的质量传递速率低，催化位点密度低。因此，有必要发展一种简单、低成本、可大量制备零维多孔金纳米金颗粒的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多孔金纳米球及其制备方法和中间产物硫化铅金杂化纳米结构，操作简便快速，金利用率高，可大量生产多孔金纳米球。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种多孔金纳米球的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，制备硫化铅纳米粒子模板溶液；向含硫小分子溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵溶液、醋酸铅溶液、醋酸溶液和水，混合均匀，在60～95℃静置后得到硫化铅纳米粒子模板溶液，所述的硫化铅纳米粒子呈八面体结构；