一种金银纳米合金及其超洁净制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种金银纳米合金及其超洁净制备方法和应用，涉及纳米颗粒制备技术领域。本发明专利技术提供的金银纳米合金的超洁净制备方法，包括以下步骤：将四氯金酸三水合物、硝酸银和有机混合溶剂混合，得到前驱体混合液；在非接触超声场的作用下，使所述前驱体混合液进行悬浮，得到前驱体悬浮液；保持所述前驱体混合液的悬浮状态，向所述前驱体悬浮液中加入还原剂，进行还原反应，得到金银纳米合金。本发明专利技术利用非接触超声悬浮操纵技术在超洁净环境下制备金银纳米合金，能够避免引入异质形核，制备的金银纳米合金尺寸更小，粒径分布更集中，本发明专利技术制备的金银纳米合金的催化活性得到显著提高。提高。提高。

【技术实现步骤摘要】
一种金银纳米合金及其超洁净制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米颗粒制备
，具体涉及一种金银纳米合金及其超洁净制备方法和应用。

技术介绍

[0002]贵金属纳米颗粒(金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂等)由于其独特的光学性质、优异的催化性能以及广阔的应用前景而备受关注。相比于单金属纳米颗粒，二元贵金属纳米合金在协同效应(H.L.Jiang,T.Akita,T.Ishida,M.Haruta,Q.Xu,Synergistic catalysis of Au@Ag core
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shell nanoparticles stabilized on metal
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organic framework[J].Journal of the American Chemical Society,2011,133(5):1304
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1306.)的作用下，催化活性得到了很大提高，因此更适宜作为污染物处理的催化剂。如专利CN112354567A公开了一种金银双金属纳米团簇的制备方法及其在污水降解中的应用。目前，纳米金银合金的制备方法包括共还原法、种子生长法、激光烧蚀法以及阳极溶解法等。如专利CN108031862A利用果糖在沸腾条件下共还原金、银离子溶液得到了金银纳米颗粒；专利CN103157811B公开了一种利用种子生长法合成金银核壳结构的方案。其中，共还原法因简单易行、反应条件较为温和而被广泛应用。但现有共还原法所制备金银纳米合金的催化活性仍有待进一步提高。
[0003]超声技术目前在纳米材料的制备领域已经取得了一系列应用(B.J.H.Bang,K.S.Suslick,Applications of Ultrasound to the Synthesis of Nanostructured Materials[J].Adv.Mater.2010,22,1039
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1059)，空化气泡在超声的作用下会崩溃坍塌，导致局部的高温高压(约5000K，1000bar)，产生区别于普通化学反应的新现象。然而，常见的超声探头插入反应溶液的超声装置中，探头与溶液的接触会引入异质形核，影响晶体的形核与生长。此外，高强度的超声会伴随产生剧烈的热效应，对部分材料产生毁灭性破坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种金银纳米合金及其超洁净制备方法和应用，本专利技术利用非接触超声悬浮操纵技术在超洁净环境下制备金银纳米合金，能够避免引入异质形核，催化活性得到显著提高。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种金银纳米合金的超洁净制备方法，包括以下步骤：
[0007]将四氯金酸三水合物、硝酸银和有机混合溶剂混合，得到前驱体混合液；
[0008]在非接触超声场的作用下，使所述前驱体混合液进行悬浮，得到前驱体悬浮液；
[0009]保持所述前驱体混合液的悬浮状态，向所述前驱体悬浮液中加入还原剂，进行还原反应，得到金银纳米合金。
[0010]优选地，所述有机混合溶剂为稳定剂与有机溶剂的混合溶剂。
[0011]优选地，所述稳定剂为油胺；所述有机溶剂为甲苯。
[0012]优选地，所述有机混合溶剂中稳定剂和有机溶剂的体积比为1:1～2。
[0013]优选地，所述前驱体混合液中四氯金酸三水合物和硝酸银的总浓度为20～30mmol/L。
[0014]优选地，所述还原剂为硼烷叔丁胺络合物溶液。
[0015]优选地，所述还原剂和前驱体悬浮液的体积比为1：10。
[0016]优选地，所述还原反应的温度为室温，所述还原反应的时间为2～10min。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述超洁净制备方法制备得到的金银纳米合金，为颗粒状。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述金银纳米合金在还原对硝基苯酚中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种金银纳米合金的超洁净制备方法，本专利技术在非接触超声场提供的超洁净无容器环境中进行金银纳米合金的制备，能够避免引入异质形核，提高其催化活性。在超声的作用下，颗粒尺寸会发生细化，且非常均匀，空化气泡的坍塌会产生局部的高温高压，促进水中活性自由基的形成，加速金属盐前驱体的还原，根据Lamer理论，前驱体数量的急剧下降会导致生长阶段所需单体供应不足从而形成尺寸更小的颗粒；此外，声流作用下会引发液滴内部流动，从而影响颗粒生长阶段融合凝并等结晶行为，根据Ostwald ripening理论，小颗粒消融，大颗粒继续生长，而声流作用下的颗粒融合或被抑制，从而比常规尺寸分布更集中，因此，采用本专利技术的方法比常规共还原法制备的金银纳米合金尺寸更小，粒径分布更集中。
[0020]在本专利技术的具体实施例中，利用高强声波非线性效应产生的声辐射力在发射端与反射端之间形成驻波超声场。本专利技术通过限定超声频率、超声功率以及发射端与反射端的间距，在发射端与反射端之间形成利于液滴悬浮进行超洁净制备的超声势阱。实验结果表明，本专利技术利用非接触超声悬浮操纵技术在超洁净环境下制备的金银纳米合金尺寸更小，粒径分布更集中，催化活性得到显著提高。
附图说明
[0021]图1为对比例1与实施例1制备的金银纳米合金的TEM图像；
[0022]图2为对比例1与实施例1制备的金银纳米合金的粒径分布曲线对比图；
[0023]图3为对比例1与实施例1制备的金银纳米合金在对硝基苯酚催化处理中的紫外可见光谱监测图像；
[0024]图4为对比例1与实施例1制备的金银纳米合金的催化反应动力学曲线对比图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种金银纳米合金的超洁净制备方法，包括以下步骤：
[0026]将四氯金酸三水合物、硝酸银和有机混合溶剂混合，得到前驱体混合液；
[0027]在非接触超声场的作用下，使所述前驱体混合液进行悬浮，得到前驱体悬浮液；
[0028]保持所述前驱体混合液的悬浮状态，向所述前驱体悬浮液中加入还原剂，进行还原反应，得到金银纳米合金。
[0029]本专利技术将四氯金酸三水合物、硝酸银和有机混合溶剂混合，得到前驱体混合液。在本专利技术中，所述有机混合溶剂优选为稳定剂与有机溶剂的混合溶剂。在本专利技术中，所述稳定
剂优选为油胺；所述有机溶剂优选为甲苯。在本专利技术中，所述有机混合溶剂中稳定剂与有机溶剂的体积比优选为1:1～2。在本专利技术中，甲苯不溶于水，但可以和二硫化碳、酒精、乙醚以任意比例混溶,在氯仿、丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性；油胺是高沸点极性物质，能够有效覆盖于纳米颗粒表面，维持颗粒的稳定性与分散性。
[0030]在本专利技术中，所述四氯金酸三水合物、硝酸银和有机混合溶剂混合优选包括：将四氯金酸三水合物和硝酸银分别溶解于有机混合溶剂中，然后再进行混合。
[0031]在本专利技术中，所述前驱体混合液中金元素和银元素的摩尔比优选为10：1～1：10。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金银纳米合金的超洁净制备方法，包括以下步骤：将四氯金酸三水合物、硝酸银和有机混合溶剂混合，得到前驱体混合液；在非接触超声场的作用下，使所述前驱体混合液进行悬浮，得到前驱体悬浮液；保持所述前驱体混合液的悬浮状态，向所述前驱体悬浮液中加入还原剂，进行还原反应，得到金银纳米合金。2.根据权利要求1所述的超洁净制备方法，其特征在于，所述有机混合溶剂为稳定剂与有机溶剂的混合溶剂。3.根据权利要求2所述的超洁净制备方法，其特征在于，所述稳定剂为油胺；所述有机溶剂为甲苯。4.根据权利要求2所述的超洁净制备方法，其特征在于，所述有机混合溶剂中稳定剂和有机溶剂的体积比为1:1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮莹，郑宇航，庄强，魏炳波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：