一种制备金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料的方法。本发明专利技术通过如下步骤制备金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料：１）采用溶液浸润法在无机多孔模板中制备有机小分子纳米管；２）以有机小分子纳米管为二级模板，通过将氧化剂和还原剂溶液引入有机小分子纳米管孔道中，制备金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料。本发明专利技术方法简单易行，所制备的金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料形貌规整，尺寸均匀可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制M属/有机小分子核/壳型一维纳米复合材料的 方法。
技术介绍
一维纳米结构的材料因为它们在电，磁，光学以及微机械器件等方面 潜在的应用价值引起了人们广泛的研究兴趣。其中，金属纳米线不论是从 基础研究的角度还是未来应用方面，都受到了尤其多的关注。金属纳米线 对空气和水蒸气非常敏感，这将降低其本身的性质及相关的纳米器件的性 能。因此在成功制备一系列金属纳米线的基础上，多层复合结构的纳米线 的制备和表征已经引起了广泛的关注。核/壳型纳米复合材料可以表现出既 不同于核材料，又不同于壳材料的独特性能，这使得这类材料具有很高的 科学研究意义和应用价值。目前为止，金属纳米复合材料的研究主要集中 在核/壳纳米结构的金属/氧化物以及金属/聚合物。相比之下，具有有机小 分子外壳的金属纳米复合材料却没有？I起人们足够的重视。如在已有的报 道中有机小分子多以颗粒状吸附在银的表面，而在银纳米线外层引入一层 有机小分子形成核/壳型结构还不多见。对于一维纳米材料的制备而言，模板合成方法较其它方法而言有着以下优点实验才喿作简单、所得纳米材料排列有序，可通过采用不同尺寸的 模板而对纳米材料的尺寸进行调控等。传统的模板合成方法主要是结合电 化学技术、溶胶一凝胶等技术在多孔的模板孔洞中沉积所需的纳米材料， 这种传统方法对实验操作条件和技能有较高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单易行的制M属/有机小分子核/壳型 一维纳米复合材料的方法。本专利技术所提供的制备金属/有机小分子核/壳型一维纳米复合材料的方法，包括以下步骤1) 在无机多孔冲莫板中制备有机小分子纳米管① 预处理将无机多孔模板依次浸入水、乙醇、丙酮和氯仿中超声处 理10-20 min后，晾干；② 常温常压下，将预处理后的无机多孔模板浸入有机小分子的有机溶 剂中的饱和溶液中1-2 min后，置于空气中晾干；③ 重复步骤②5-IO次；④ 去除无机多孔模板表面吸附的有机小分子后，将无机多孔模板在有 机溶剂氛中进行熟化，熟化温度为50 - 60。C,熟化时间为10-12小时，冷 却后，去除无机多孔模板表面的有机小分子；2) 在无机多孔模板中制备金属/有机小分子核/壳型一维纳米复合材 料，该过程在一个U型反应装置中完成，所述的U型反应装置由两个L型管和 一个支撑环组成，两个L型管的端部通过支撑环相连通，组成U型反应装置； 具体步骤为① 将步骤1)④中制备有机小分子纳米管的无机多孔模板放置于支撑环 内，无机多孔模板的平面与L型管的端面相平行，无机多孔模的面积与支撑 环的横截面积相同，无机多孔模板将U型反应装置分为两部分；② 向其中一个L型管中加入氧化剂水溶液，向另一个L型管中加入还原 剂水溶液，氧化剂与还原剂的摩尔比为l: 1,且保持两个L型管中的液面高 度相同，在常温下反应2-4小时；氧化剂和还原剂在水压的作用下随水流分别进入无^L多孔模板孔道的 机小分子纳米管中，发生氧化还原反应生成金属纳米线。3) 去除无机多孔模板将步骤2 )②中制备有金属/有机小分子核/ 壳型一维纳米复合材料的无机多孔模板浸入2 - 6 M的氬氧化钠溶液中去除 无机多孔模板，得到金属/有机小分子核/壳型一维纳米复合材料。其中，步骤l )①中所述的无机多孔模板为多孔氧化铝模板或碳纳米管； 所述的无机多孔模板的孔径为IOO nm或200 nm。步骤l)②中所述的有机小 分子选自红荧烯或2，4, 5-三苯基咪唑或芘中的一种。步骤l)②和④中所述 的有机溶剂为三氯曱烷或四氢呋喃。步骤2)②中所述的氧化剂为硝酸^L; 所述的氧化剂水溶液的浓度为2xlO-3M。步骤2)②中所述的还原剂为抗坏 血酸；所述的还原剂水溶液的浓度为2 x l(T3M。本专利技术具有如下优点1) 本专利技术所提供的方法简单易行，直接利用无机多孔模板中的有机小 分子纳米管为二级模板，通过简单的液相氧化还原反应直接生成金属/有 机小分子核/壳型一维纳米复合材料；而传统的模板合成方法需要结合电 化学方法或溶胶一凝胶技术等，对实验操作条件和技能要求较高。2) 可以通过采用不同孔径尺寸及厚度的模板对所制备的核/壳型复合 纳米材料的尺寸进行有效调控。3) 可以通过简单更换有机小分子化合物和氧化还原反应物而得到不同 的金属/有机小分子核/壳型一维纳米复合材料。附图说明图1、 U型反应装置结构示意图，图中，1为L型管；2为支承环；3为 无机多孔模板。图2、实施例1制备的银/红荧烯核/壳一维纳米复合材料的场发射扫描 电子显微镜(SEM)图像。图3、实施例1制备的银/红荧烯核/壳一维纳米复合材料的场发射扫描 电子显微镜(SEM)图像，放大图。图4、实施例1制备的银/红荧烯核/壳一维纳米复合材料的透射电子显 微镜(TEM)图像。图5、实施例1制备的银/红荧烯核/壳一维纳米复合材料的元素分析能 谱(EDX)图。图6、实施例2制备的银/芘核/壳一维纳米复合材料的场发射扫描电子 显微镜(SEM)图像。图7、实施例2制备的银/芘核/壳一维纳米复合材料的透射电子显微镜 (TEM)图像。图8、实施例4制备的银/2, 4， 5-三苯基咪唑核/壳一维纳米复合材料的 场发射扫描电子显微镜(SEM)图像。图9、实施例4制备的银/2， 4, 5-三苯基咪唑核/壳一维纳米复合材料的 透射电子显孩t镜(TEM)图像。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护 范围并不局限于以下实施例。 具体实施例方式下述实施例中所使用的U型装置如图1中所示。实施例1银/红荧烯核/壳一维纳米复合材料的制备1) 制备红荧烯纳米管① 将多孔氧化铝模板(孔径为200 mn)依次浸入水、乙醇、丙酮和氯 仿中超声处理15 min后，晾干；② 常温常压下，将预处理后的多孔氧化铝模板浸入红荧烯的三氯曱烷 饱和溶液中2 min 4吏充分吸附后，晾干；③ 重复步骤②10次，晾干；④ 用1500目的砂纸打磨去除多孔氧化铝才莫板表面吸附的有机小分子 后，将多孔氧化铝模板悬空放置于含有2 ml三氯甲烷溶剂的密闭容器中， 在60。C条件下熟化12小时，冷却后，再次用1500目的砂、纸打磨去除多孔氧 化铝模板表面的有机小分子；2) 制备银/红荧烯核/壳一维纳米复合材料①将步骤1)④中制备红荧烯纳米管的多孔氧化铝才莫板固定于支撑环2内，无机多孔模板的平面与L型管1的端面相平行，无4几多孔模的面积与支 撑环2的横截面积相同，无机多孔模板将U型反应装置分为两部分；②向左边的L型管1中加入200 ml AgN03水溶液(2xl(T3M)，右边的L 型管1中加入200 ml抗坏血酸水溶液(2x10-3 M)，在常温下反应2小时；3 )将步骤2 )②中制备有银/红荧烯核/壳型一维纳米复合材料的无机 多孔模板浸入6M的氢氧化钠溶液中去除无机多孔模板，得到银/红焚烯核 /壳型一维纳米复合材料。水洗至pH值呈中性并干燥后，进行电子显微镜观察，扫描电子显微镜 图像示于图2和图3中，透射电子显微镜图像示于图4中，能量M能i普 图像于图5中。由图2-5可见，银/红荧烯核/壳一维纳米复合材料产量大， 形貌规整，尺寸均一。实施例2银/芘核/壳一维纳米复合材料的制备1) 制备芘纳米管① 同实施例1中的步骤1)①；② 常温常压下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：　１）在无机多孔模板中制备有机小分子纳米管：　①将无机多孔模板依次浸入水、乙醇、丙酮和氯仿中超声处理１０－２０ｍｉｎ后，晾干；　②常温常压下，将预处理后的无机多孔模板浸入有机小分子的有机溶剂中的饱和溶液中１－２ｍｉｎ后，置于空气中晾干；　③重复步骤②５－１０次；　④去除无机多孔模板表面吸附的有机小分子后，将无机多孔模板在有机溶剂氛中进行熟化，熟化温度为５０－６０℃，熟化时间为１０－１２小时，冷却后，去除无机多孔模板表面的有机小分子；　２）在无机多孔模板中制备金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料，该过程在一个Ｕ型反应装置中完成，所述的Ｕ型反应装置由两个Ｌ型管（１）和一个支撑环（２）组成，两个Ｌ型管（１）的端部通过支撑环（２）相连通，组成Ｕ型反应装置；具体步骤为：　①将步骤１）④中制备有机小分子纳米管的无机多孔模板放置于支撑环（２）内，无机多孔模板的平面与Ｌ型管（１）的端面相平行，无机多孔模板将Ｕ型反应装置分为两部分；②向其中一个Ｌ型管（１）中加入氧化剂水溶液，向另一个Ｌ型管（１）中加入还原剂水溶液，氧化剂与还原剂的摩尔比为１∶１，且保持两个Ｌ型管（１）中的液面高度相同，在常温下反应２－４小时；　３）去除无机多孔模板：将步骤２）②中制备有金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料的无机多孔模板浸入２－６Ｍ的氢氧化钠溶液中去除无机多孔模板，得到金属／有机小分子核／壳型一维纳米复合材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜紫雯，彭爱东，姚建年，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]