单壁碳纳米角-空心纳米金复合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了单壁碳纳米角-空心纳米金复合物的制备方法，是将单壁碳纳米角粉末、水和PDDA混合，超声使单壁碳纳米角粉末完全溶解，获得单壁碳纳米角溶液；另将CoCl2、PVP K30和水混合，搅拌使CoCl2和PVP K30完全溶解，获得CoCl2溶液，通氮气除氧，再在搅拌条件下滴加NaBH4溶液，还原CoCl2获得钴溶胶；向钴溶胶中加入单壁碳纳米角溶液，混匀后再滴加HAuCl4溶液，离心收集沉淀，洗涤，用水重悬，即得单壁碳纳米角-空心纳米金复合物；本发明专利技术利用一步法原位合成单壁碳纳米角-空心纳米金复合物，步骤简单、时间短、产率高，不仅有效避免了组分间的剥离，制得的复合物稳固性好、抗振、抗剪切能力强，且制得的复合物结合位点更多、比表面积更大、物理和化学吸附能力更强。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了单壁碳纳米角-空心纳米金复合物的制备方法，是将单壁碳纳米角粉末、水和PDDA混合，超声使单壁碳纳米角粉末完全溶解，获得单壁碳纳米角溶液；另将CoCl2、PVP?K30和水混合，搅拌使CoCl2和PVP?K30完全溶解，获得CoCl2溶液，通氮气除氧，再在搅拌条件下滴加NaBH4溶液，还原CoCl2获得钴溶胶；向钴溶胶中加入单壁碳纳米角溶液，混匀后再滴加HAuCl4溶液，离心收集沉淀，洗涤，用水重悬，即得单壁碳纳米角-空心纳米金复合物；本专利技术利用一步法原位合成单壁碳纳米角-空心纳米金复合物，步骤简单、时间短、产率高，不仅有效避免了组分间的剥离，制得的复合物稳固性好、抗振、抗剪切能力强，且制得的复合物结合位点更多、比表面积更大、物理和化学吸附能力更强。【专利说明】
本专利技术属于纳米材料
，涉及一种纳米复合物及其制备方法。
技术介绍
纳米材料是指结构单元的尺寸介于1-1OOnm之间的材料，拥有“21世纪最有前途的材料”的美誉。由于纳米材料的尺寸已接近光的波长和电子的相干长度，加之其具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，在热学、力学、磁学、电学、化学、光学、超导性和催化等方面均表现出了奇特的性质，具有广阔的应用前景。 碳纳米材料作为重要的纳米材料之一，是该领域近几年的研究热点，主要有碳纳米管，碳纳米纤维，碳纳米球和石墨烯等。碳纳米角作为催化剂载体在锂离子电池，聚合物燃料电池和直接甲醇燃料电池的研究也逐渐开展起来。单壁碳纳米角(SWCNHs)拥有与单壁碳纳米管相似的结构，二者的区别在于碳纳米角的一端是角状的封口。单根的碳纳米角直径约2_5nm,长度40_50nm。通常情况下碳纳米角以直径80_100nm的聚集体形态存在。研究表明，聚集体中的碳纳米角之间不仅有范德华力的作用，还有碳碳单键作用。与其它碳纳米材料类似，碳纳米角同样具有高的机械强度和弹性、比表面积大、吸附性能强、光学性质优良等优点。此外，碳纳米角还具有相对于其它碳纳米材料独特的性质。首先，碳纳米角是在氩气环境下利用二氧化碳蒸汽直接灼烧石墨棒形成，在制备过程中不使用金属催化剂；其次，碳纳米角比碳纳米管具有更强的吸附能力，在3.5MPa压力下，碳纳米角的吸附量达到 160cm3/Cm30 纳米金指金的微小颗粒，其直径为I?lOOnm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合且不影响其生物活性。由氯金酸通过还原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色依直径大小而呈红色至紫色。空心纳米金是中空结构的纳米金，具有比纳米金更大的比表面积和更强的生物活性。 近年来，纳米材料作为传感界面的修饰材料和生物分子的固载基质，已经广泛应用于电化学生物传感器的构建工作中，基于他们大的比表面积、好的生物相容性以及高的表面反应活性等优点，极大地提高了传感器的灵敏度和稳定性。其中，将纳米金负载于碳纳米管表面所带来的一系列性能的优化，引起了学者们对纳米金/碳纳米管复合材料的极大兴趣。而目前制备纳米复合物的常规方法为分步合成-混合搅拌法，是先分别制备出复合物的各组成成分，再将各组成成分混合后搅拌混匀，利用成分的物理吸附特性形成复合物。该方法由于组分间是静电吸附作用，结合不够稳固，组分容易从复合物中剥离，从而影响了纳米复合物的产率和应用范围。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于以单壁碳纳米角为基质，结合空心纳米金制备一种单壁碳纳米角-空心纳米金复合物，具有制备方法简单、时间短、成本低，所得复合物稳固性好，抗振、抗剪切能力强，结合位点多，比表面积大，物理和化学吸附能力强等优点。 经研究，本专利技术提供如下技术方案: 1.单壁碳纳米角-空心纳米金复合物的制备方法,包括以下步骤: A.将单壁碳纳米角粉末、水和邻苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯(TODA)以2mg: 1.95mL:0.5mg的比例混合,超声使单壁碳纳米角粉末完全溶解,获得单壁碳纳米角溶液； B.将 CoCl2、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30 和水以 0.02mmol ?0.03mmol:100 ?150mg:50mL的比例混合，搅拌使CoCl2和聚乙烯吡咯烷酮K30完全溶解，获得CoCl2溶液；将CoCl2溶液通氮气除氧，再在搅拌条件下滴加NaBH4溶液，滴毕继续搅拌10?25min，使NaBH4还原CoCl2获得钴溶胶；所述NaBH4的用量为每50mL CoCl2溶液中加入NaBH48?12μ g ； C.向步骤B制得的钴溶胶中加入步骤A制得的单壁碳纳米角溶液，所述单壁碳纳米角溶液的用量为每70mL浓度为0.29?0.43 μ mol/mL的钴溶胶中加入单壁碳纳米角溶液0.5?1.5mL，搅拌混匀；再滴加HAuCl4溶液，所述HAuCl4的用量为每70mL浓度为0.29? 0.43 μ mol/mL的钴溶胶中加入HAuCl40.01?0.02g ;离心收集沉淀，用水洗涤2?4次，再用水重悬，即得单壁碳纳米角-空心纳米金复合物。 优选的，所述步骤A是将单壁碳纳米角粉末、水和lwt%邻苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯溶液以2mg:1.95mL:0.05mL的比例混合，超声使单壁碳纳米角粉末完全溶解，获得单壁碳纳米角溶液。 优选的，所述步骤B是将CoCl2、聚乙烯吡咯烷酮K30和水以0.025mmol:120mg:50mL的比例混合，搅拌使CoCl2和聚乙烯吡咯烷酮K30完全溶解，获得CoCl2溶液；将CoCl2溶液通氮气除氧，再在搅拌条件下滴加0.5 μ g/mL的NaBH4溶液，滴毕继续搅拌10?25min，使NaBH4还原CoCl2获得钴溶胶；所述NaBH4的用量为每50mL CoCl2溶液中加入NaBH410 μ go 优选的，所述步骤C是向步骤B制得的钴溶胶中加入步骤A制得的单壁碳纳米角溶液，所述单壁碳纳米角溶液的用量为每70mL浓度为0.36 μ mol/mL的钴溶胶中加入单壁碳纳米角溶液1.0mL,搅拌混匀；再滴加HAuCl4溶液，所述HAuCl4的用量为每70mL浓度为 0.36 μ mol/mL的钴溶胶中加入HAuCl40.012g ;离心收集沉淀，用水洗涤2?4次，再用水重悬，即得单壁碳纳米角-空心纳米金复合物。 2.采用上述方法制备的单壁碳纳米角-空心纳米金复合物。 本专利技术的有益效果在于:本专利技术创新性地利用一步法原位制备单壁碳纳米角-空心纳米金复合物，其中，在滴加NaBH4还原CoCl2成钴溶胶后再加入单壁碳纳米角以及滴加lmg/mL单壁碳纳米角溶液0.5?1.5mL是复合物能否制备成功的关键。相比常规的分步合成-混合搅拌法，本专利技术方法制备步骤简单、时间短、产率高，不仅有效避免了组分间的剥离，制得的复合物稳固性好，抗振、抗剪切能力强，承受后续处理(如超声、剧烈振荡等)的能力强，而且制得的复合物结合位点更多，比表面积更大，物理和化学吸附能力更强，应用范围更广。 【专利附图】【附图说明】 为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明: 图1为原位合成单壁碳纳米角-空心纳米金复合物的扫描电镜(SEM)图。 图2为常规分步合成-混合搅拌法合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
单壁碳纳米角‑空心纳米金复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.将单壁碳纳米角粉末、水和邻苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯以2mg：1.95mL：0.5mg的比例混合，超声使单壁碳纳米角粉末完全溶解，获得单壁碳纳米角溶液；B.将CoCl2、聚乙烯吡咯烷酮K30和水以0.02mmol～0.03mmol：100～150mg：50mL的比例混合，搅拌使CoCl2和聚乙烯吡咯烷酮K30完全溶解，获得CoCl2溶液；将CoCl2溶液通氮气除氧，再在搅拌条件下滴加NaBH4溶液，滴毕继续搅拌10～25min，使NaBH4还原CoCl2获得钴溶胶；所述NaBH4的用量为每50mL CoCl2溶液中加入NaBH48～12μg；C.向步骤B制得的钴溶胶中加入步骤A制得的单壁碳纳米角溶液，所述单壁碳纳米角溶液的用量为每70mL浓度为0.29～0.43μmol/mL的钴溶胶中加入单壁碳纳米角溶液0.5～1.5mL，搅拌混匀；再滴加HAuCl4溶液，所述HAuCl4的用量为每70mL浓度为0.29～0.43μmol/mL的钴溶胶中加入HAuCl40.01～0.02g；离心收集沉淀，用水洗涤2～4次，再用水重悬，即得单壁碳纳米角‑空心纳米金复合物。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，蒲晓允，张立群，蒋栋能，项贵明，罗富康，刘畅，刘琳琳，李毅，
申请(专利权)人：中国人民解放军第三军医大学第二附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆;85