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一种金属纳米颗粒的制备方法技术

技术编号:35952098 阅读:15 留言:0更新日期:2022-12-14 10:45
本公开提供一种金属纳米颗粒的制备方法,涉及纳米材料技术领域。该制备方法包括:向水中加入金属盐,得到反应物;将所述反应物输入微液滴生成装置,生成微液滴,以所述微液滴为微反应器;其中,所述微液滴的直径小于10μm;以所述微反应器的气

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米颗粒的制备方法


[0001]本公开涉及纳米材料
,且特别涉及一种金属纳米颗粒的制备方法。

技术介绍

[0002]纳米材料纳米材料是指尺寸为1~100nm的材料。粒径小于100nm以后,离子的表面原子数与其体内原子数可比,这种性质导致了纳米材料出现了不同于传统相材料的小尺寸、大面积和量子隧道效应所引发的结构和能态的变化,产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特性。例如贵金属纳米颗粒具有特殊的物理性质,使其被广泛应用于催化、生物标记、光电子学、信息存储和表面增强拉曼散射等领域。由于纳米材料独特的性能使其在光电子、微电子、纳电子器件制备、高性能催化剂、生物等领域均具有广泛的应用前景。
[0003]目前,金属纳米颗粒的制备方法主要包括物理方法和化学方法,其中物理方法主要包括脉冲激光沉积法、蒸发冷凝法、机械球磨法等,而化学方法主要包括气相沉积、液相沉淀法、溶胶

凝胶法、水热/溶剂热法,喷雾热解法以及电化学法等等。上述方法均需在光、电、热等条件下,加入还原剂进行还原以生成金属纳米颗粒,过程复杂,操作环境要求高,导致率较高的制备成本,且在金属纳米颗粒表面容易残存还原剂配体,材料性能受到影响。
[0004]需要说明的是,在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]为了解决上述金属纳米颗粒制备过程复杂、对操作环境要求高的技术问题,本公开提供一种金属纳米颗粒的制备方法。
[0006]本公开提供一种金属纳米颗粒的制备方法,包括:
[0007]S1,向水中加入金属盐,得到反应物;
[0008]S2,所述反应物通过微液滴生成装置生成微液滴,所述微液滴形成微反应器;其中,所述微液滴的直径小于10μm;
[0009]S3,以所述微反应器的气

液界面的水作为还原剂,使所述金属盐自发还原为金属纳米颗粒;
[0010]S4,收集所述金属纳米颗粒。
[0011]在本公开的一个示例性实施例中,所述液滴生成装置为气动雾化装置;所述气动雾化装置包括:气瓶、注射泵和气动雾化器,所述气瓶和所述注射泵分别与所述气动雾化器连接,所述气瓶用于为所述气动雾化器提供鞘气,所述反应物通过所述注射泵进入所述气动雾化器,并在鞘气的作用下雾化形成所述微液滴。
[0012]在本公开的一个示例性实施例中,步骤S2中,所述气动雾化器配置有呈套管设置的第一管体和第二管体,所述第一管体的内径为25~200μm,所述第二管体的内径为50~360μm,所述第一管体的一端伸入所述第二管体的内径,且所述鞘气在所述第二管体内流动。
[0013]在本公开的一个示例性实施例中,在步骤S2中,生成所述微液滴的参数为:鞘气压力为60~120psi;反应物的流速为10~50μL/min;所述微液滴的飞行速度为64~106m/s。
[0014]在本公开的一个示例性实施例中,所述鞘气为惰性气体。
[0015]在本公开的一个示例性实施例中,所述金属盐选自贵金属盐和/或过渡金属盐。
[0016]在本公开的一个示例性实施例中,所述贵金属盐的贵金属选自金、银、钯、铑、钌和铂中的一种或多种;所述过渡金属选自锡、铁、铼和镓中的一种或多种。
[0017]在本公开的一个示例性实施例中,所述反应物中包括至少两种金属盐,所述反应物在步骤S3中自发还原为合金纳米颗粒。
[0018]在本公开的一个示例性实施例中,步骤S4中,通过在所述微液滴生成装置的雾化端设置收集装置,以收集所述微液滴中自发生成的金属纳米颗粒。
[0019]在本公开的一个示例性实施例中,所述收集装置为硅片或铜网。
[0020]本公开实施例的金属纳米颗粒的制备方法的有益效果是:
[0021]实施本公开的金属纳米颗粒制备方法,通过微液滴生成装置得到直径小于10μm的微液滴,微液滴微液滴在界观尺度下存在“限域效应”,具有特殊物理化学性质,如高比表面积,丰富的电荷密度以及介电双层的强电场等。以微液滴作为微反应器,基于微液滴界面的强电场的特性和气

液界面水的还原特性,自发将金属盐还原为金属纳米颗粒。在该制备方法中,水作为体系的绿色还原剂自发还原金属盐,不需要额外加入还原剂和稳定剂配体,制备简单,获得的材料表面洁净,无其他杂质,且具有极高的表面活性,无毒、污染,能够直接将获得的金属纳米颗粒应用于生物体系或高效催化体系中。
[0022]此外,以微液滴作为微反应器,可以通过调节微液滴的尺寸大小,对自发生产的金属纳米颗粒的尺寸进行调控。本制备方法的过程简单,实现在常温常压条件下金属纳米颗粒的制备,
[0023]应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本公开的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为本公开实施例的硅基负极材料的制备方法的流程图;
[0026]图2为本公开实施例的气动雾化装置的结构示意图;
[0027]图3为本公开实施例1的气动雾化装置和质谱检测仪的结构示意图;
[0028]图4是本公开实施例1的质谱检测仪生成的质谱图;
[0029]图5(a)是本公开实施例2的金纳米颗粒的低倍透射电子显微镜照片;
[0030]图5(b)是本公开实施例2的金纳米颗粒的金纳米颗粒的元素maping图;
[0031]图5(c)是本公开实施例2的金纳米颗粒的局部高分辨透射电镜图;
[0032]图5(d)是本公开实施例2的金纳米颗粒的局部高分辨透射电镜图;
[0033]图6是本公开实施例2的金纳米颗粒的X射线光电子能谱图;
[0034]图7(a)是本公开实施例3的钯纳米颗粒的低倍透射电子显微镜照片;
[0035]图7(b)是本公开实施例3的钯纳米颗粒的金纳米颗粒的元素maping图;
[0036]图7(c)是本公开实施例3的钯纳米颗粒的局部高分辨透射电镜图;
[0037]图7(d)是本公开实施例3的钯纳米颗粒的局部高分辨透射电镜图;
[0038]图8是本公开实施例3的钯纳米颗粒的X射线光电子能谱图;
[0039]图9(a)是本公开实施例4的金钯纳米合金的低倍透射电子显微镜照片;
[0040]图9(b)是本公开实施例4的金钯纳米合金的另一倍数下的透射电子显微镜照片;
[0041]图9(c)是本公开实施例4的金钯纳米合金的再一倍数透射下的电子显微镜照片;
[0042]图9(d)是本公开实施例4的金钯纳米合金的总元素maping图;...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,包括:S1,向水中加入金属盐,得到反应物;S2,所述反应物通过微液滴生成装置生成微液滴,所述微液滴形成微反应器;其中,所述微液滴的直径小于10μm;S3,以所述微反应器的气

液界面的水作为还原剂,使所述金属盐自发还原为金属纳米颗粒;S4,收集所述金属纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,所述液滴生成装置为气动雾化装置;所述气动雾化装置包括:气瓶、注射泵和气动雾化器,所述气瓶和所述注射泵分别与所述气动雾化器连接,所述气瓶用于为所述气动雾化器提供鞘气,所述反应物通过所述注射泵进入所述气动雾化器,并在鞘气的作用下雾化形成所述微液滴。3.根据权利要求2所述的金属纳米颗粒的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述气动雾化器配置有呈套管设置的第一管体和第二管体,所述第一管体的内径为25~200μm,所述第二管体的内径为50~360μm,所述第一管体的一端伸入所述第二管体的内径,且所述鞘气在所述第二管体内流动。4.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:骆凯南子昂范凤茹田中群
申请(专利权)人:厦门大学
类型:发明
国别省市:

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