一种卟啉稳定的金纳米催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种卟啉稳定的金纳米催化剂，以四羟基四苯基卟啉作为稳定纳米粒子的载体，苯基卟啉结构苯环外围的羟基上的氧原子与金纳米粒子相互作用，氮胺与金属之间的强相互作用以及由于大分子苯基卟啉的作用，有效地稳定了金纳米颗粒。并且在卟啉大环苯环外围存在的四个羟基和大环的立体因子能有效地控制聚集。卟啉稳定的纳米粒子表现出更好的电荷转移动力和良好的电子介质。所合成的金纳米粒子具有相对均匀、粒径窄的分布。

Preparation and application of a porphyrin-stabilized gold nanocatalyst

The present invention provides a porphyrin-stabilized gold nanocatalyst, which uses tetrahydroxytetraphenyl porphyrin as the carrier of stabilizing nanoparticles, the oxygen atom on the hydroxyl group of phenyl porphyrin structure around benzene ring interacts with gold nanoparticles, the strong interaction between nitrogen amine and metal, and the effect of macromolecule phenyl porphyrin, effectively stabilizes gold nanoparticles. The aggregation of porphyrin macrocyclic benzene ring can be effectively controlled by four hydroxyl groups and three-dimensional factors of macrocyclic benzene ring. Porphyrin-stabilized nanoparticles exhibit better charge transfer dynamics and good electronic media. The synthesized gold nanoparticles have relatively uniform and narrow particle size distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种卟啉稳定的金纳米催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于功能材料领域，特别涉及一种卟啉稳定金纳米颗粒催化剂制备方法及其应用。
技术介绍
纳米技术的研究发展为纳米材料提供了更加广阔的应用空间，在众多的纳米材料中，金纳木粒子以其良好的稳定性、小尺寸效应、表面效应、光学效应以及特殊的生物亲和效应等特点，使其成为光学、电子、催化、生物医药等方面的研究和应用热点。金纳米颗粒比表面积大，生物相容性好，并且导电性高，可很大程度上提高卟啉的电子传递速率，从而增强其催化性能。四羟基四苯基卟啉本身结构很稳定，能与金原子形成氢键的位点很多，能够很好的分散金纳米粒子。
技术实现思路
基于上述背景，本专利技术的目的是提供一种卟啉稳定的金纳米颗粒的制备方法及其应用。本专利技术的所述的卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂，以卟啉和氯金酸为原料，在去离子水中混合后，以硼氢化钠还原得到金纳米颗粒。催化性能测试表明该催化剂具有较好的催化硼氢化钠还原对硝基苯酚的性能。所述的卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将四羟基四苯基卟啉溶解于溶剂中，在冰浴环境下搅拌至均匀，然后加入将四水氯金酸溶液，在冰浴环境下搅拌至均匀混合；(2)将硼氢化钠溶液加入到步骤(1)的混合溶液中，在冰浴环境下反应1-5小时，反应结束后，即可得到卟啉稳定的金纳米颗粒溶液。所述溶液中四羟基四苯基卟啉的物质的量为1.5×10-4-1×10-3mmol；四水氯金酸溶液的物质的量为1.5×10-4-1×10-3mmol；硼氢化钠溶液的物质的量为1.5×10-4-1×10-2mmol。步骤(1)中所述的溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇中的任意一种。步骤(1)中所述的四水氯金酸溶液采用滴加的方式加入，其中滴加速度为2-10min/ml。步骤(2)中所述的硼氢化钠溶液采用滴加的方式加入，其中滴加速度为2-10min/ml。本专利技术的技术方案将所述的卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂在硼氢化钠还原对硝基苯酚中的应用。所述的卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂在催化硼氢化钠还原对硝基苯酚中步骤如下：步骤一：将1.5×10-4-1×10-3mmol对硝基苯酚溶解于去离子水中，超声至完全溶解；步骤二：将1.5×10-3-1×10-1mmol硼氢化钠溶解于去离子水中溶解；步骤三：取步骤一中对硝基苯酚溶液于比色皿中，加入步骤二中硼氢化钠溶液，混合均匀。步骤四：将卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂加入步骤三所述的混合溶液中，用紫外可见光光度计测量对硝基苯酚紫外可见光吸收的吸收峰变化。金属纳米催化剂在将对硝基苯酚还原成对氨基苯酚的反应中被广泛使用，这个反应对金属纳米催化剂表面的性质非常敏感。这种催化反应普及的一个特殊原因就是可以通过紫外可见光谱分析检测，反应进程很方便。在波长为400nm和300nm处的典型吸收带的最大值分别与对硝基苯酚和对氨基苯酚直接相关。黄色溶液的颜色变化能直观地体现反应过程。所述的对硝基苯酚、硼氢化钠的添加量关系为摩尔比1：50-100，卟啉稳定的金纳米催化剂相对于对硝基苯酚的添加量关系为摩尔比0.1-10％。附图说明图1是本专利技术实施例1制备得到的新型金纳米颗粒催化剂透射电子显微镜。图2是本专利技术实施例1制备得到的新型催化剂纳米颗粒大小统计图。图3是本专利技术实施例1制备得到的新型金纳米颗粒紫外可见光吸收光谱图。图4是本专利技术实施例1制备得到的新型金纳米颗粒催化硼氢化钠还原对硝基苯酚的紫外可见光吸收光谱图。具体实施方式实施例1本专利技术采用的制备方案包括以下步骤步骤一：将2.5×10-4mmol的卟啉溶解于乙醇(1mL)中，搅拌至完全溶解；步骤二：将7mL的去离子水加入到步骤一所得的溶液中，搅拌均匀；步骤三：将2.5×10-4mmol的四水氯金酸溶解于去离子水(1mL)中，并缓慢加入到步骤二所得的混合溶液中；步骤四：将7.5×10-3mmol的硼氢化钠溶解于1mL去离子水中，并缓慢加入到步骤三所得的混合溶液中，反应2-5小时。即可得到卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂。图1是本专利技术制备的新型催化剂的透射电子显微镜图。由透射电子显微镜的图片可以看出，所得到的金纳米颗粒分散均匀，且颗粒粒径小。图2是本专利技术制备的新型催化剂纳米颗粒大小统计图，由此催化剂纳米颗粒粒径统计图可以看出，此催化剂颗粒粒径小，平均粒径为3.25nm。图3是本专利技术制备的新型催化剂的紫外可见光吸收光谱图。实施例2本专利技术采用的制备方案包括以下步骤步骤一：将5×10-3mmol的卟啉溶解于乙醇(1mL)中，搅拌至完全溶解；步骤二：将10mL的去离子水加入到步骤一所得的溶液中，搅拌均匀；步骤三：将5×10-3mmol的四水氯金酸溶解于去离子水(2mL)中，并缓慢加入到步骤二所得的混合溶液中；步骤四：将5×10-2mmol的硼氢化钠溶解于1mL去离子水中，并缓慢加入到步骤三所得的混合溶液中，反应2-5小时。即可得到卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂。实施例3利用本专利技术实施例1所得的卟啉稳定的金纳米催化剂催化硼氢化钠还原对硝基苯酚中的应用。包括如下步骤：步骤一：将2.5×10-4mmol对硝基苯酚溶解于0.1mL去离子水中，超声至溶解；步骤二：将2.5×10-2mmol硼氢化钠溶解于1mL去离子水中，搅拌至溶解；步骤三：取步骤一中对硝基苯酚溶液与比色皿中，加入步骤二中硼氢化钠溶液，混合均匀。步骤四：取0.5mL卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂加入步骤三所述的混合溶液中，用紫外可见光光度计测量对硝基苯酚紫外可见光吸收的吸收峰变化。图4是本专利技术制备的卟啉稳定的金纳米催化剂催化硼氢化钠还原对硝基苯酚反应的紫外可见光吸收光谱图。从图中可以看，11分钟以内，可完全还原成对硝基苯胺。实施例4利用本专利技术实施例2所得的卟啉稳定的金纳米催化剂催化硼氢化钠还原对硝基苯酚中的应用。包括如下步骤：步骤一：将5×10-4mmol对硝基苯酚溶解于0.1mL去离子水中，超声至溶解；步骤二：将5×10-2mmol硼氢化钠溶解于1mL去离子水中，搅拌至溶解；步骤三：取步骤一中对硝基苯酚溶液与比色皿中，加入步骤二中硼氢化钠溶液，混合均匀。步骤四：取0.68mL卟啉稳定的金纳米颗粒催化剂加入步骤三所述的混合溶液中，用紫外可见光光度计测量对硝基苯酚紫外可见光吸收的吸收峰变化。该催化还原对硝基苯酚可在8分钟内完全还原成对硝基苯胺。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卟啉稳定的金纳米颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将四羟基四苯基卟啉溶解于溶剂中，在冰浴环境下搅拌至均匀，然后加入将四水氯金酸溶液，在冰浴环境下搅拌至均匀混合；(2)将硼氢化钠溶液加入到步骤(1)的混合溶液中，在冰浴环境下反应1‑5小时，反应结束后，即可得到卟啉稳定的金纳米颗粒溶液。

【技术特征摘要】
1.一种卟啉稳定的金纳米颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将四羟基四苯基卟啉溶解于溶剂中，在冰浴环境下搅拌至均匀，然后加入将四水氯金酸溶液，在冰浴环境下搅拌至均匀混合；(2)将硼氢化钠溶液加入到步骤(1)的混合溶液中，在冰浴环境下反应1-5小时，反应结束后，即可得到卟啉稳定的金纳米颗粒溶液。2.根据权利要求1所述的卟啉稳定的金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的四羟基四苯基卟啉的物质的量为1.5×10-4-1×10-3mmol；四水氯金酸溶液的物质的量为1.5×10-4-1×10-3mmol；硼氢化钠溶液的物质的量为1.5×10-4-1×10-2mmol。3.根据权利要求1所述的卟啉稳定的金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇中的任意一种。4.根据权利要求1所述的卟啉稳定的金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的四水氯金酸溶液采用滴加的方式加入，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘，刘根江，晏佳莹，张诺诺，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42