一种金纳米晶体及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种挤压十二面体金纳米晶体，所述所述挤压十二面体由６个梯形面和６个菱形面构成，所述菱形面均为单晶（１１０）面，所述梯形面均为单重孪晶（１１０）面，本发明专利技术还提供挤压十二面体金纳米晶体的制备方法，包括：将Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺加入反应容器中加热至１００℃～１５５℃进行第一次回流；将氯金酸的Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺溶液滴入回流后的Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺中，在１００℃～１５０℃进行反应并进行第二次回流；反应容器内溶液变成亮黄色后停止反应，收集金纳米晶体沉淀。采用本方法制备的挤压十二面体金纳米晶体表面能较高，催化性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属纳米材料领域，特别涉及一种挤压十二面体金纳米晶体及其制备方法。
技术介绍
金属纳米材料与体相金属材料相比具有优异的催化、光学、电子学和磁学性能，尤 其是金纳米材料被广泛应用于催化、电子、光学器件和生物技术等多个领域。由于金属纳米 材料的性能与其晶体形貌密切相]，因此制备具有特定形态的金纳米晶体材料引起人们的 广泛关注，如Kim等于2004年在Angew. Chem. ， Int. Ed.第43巻3673-3677页报道了四面体 金纳米晶体的制备；Li等于2007年在Angew. Chem. ， Int. Ed.第46巻3264-3268页报道了 八面体金纳米晶的制备；Sanchez-Iglesias等于2006年在Adv. Mater.第18巻2529-2534 页报道了十面体金纳米晶的制备；Xu等于2008年在Adv. Funct. Mater.第18巻277-284 页报道了二十面体金纳米晶的制备；Seo等于2008年在Angew. Chem. ， Int. Ed.第47巻 763-767页报道了立方体金纳米晶的制备；Jeong等于2009年在J. Am. Chem. Soc.第131巻 1672-1673页报道了菱形十二面体金纳米晶体的制备。 金的晶体结构属于面心立方晶体，面心立方晶体包括三个基础面，分别为(lll) 晶面、(100)晶面和(110)晶面，(111)晶面、(100)晶面、(110)晶面上原子配位数分别为9、 8、7，晶面上原子配位数越少，晶面结构更开放，具有更高表面能，越倾向于结合其它物质， 化学活性也越高，例如作为催化剂可以提高催化效率。上述四面体金纳米晶体、八面体金纳 米晶体和十面体金纳米晶体的各晶面均为(111)晶面，表面能较低。上述菱形十二面体金 纳米晶体虽然晶面均为(110)晶面，但均为单晶(110)面，不具备孪晶结构，而孪晶结构的 纳米晶体会表现出优异于单晶结构的晶体的诸多性质，例如银纳米晶体中的孪晶间界可以 作为原子向内或向外传递的纳米尺度的通道，铜箔中高密度纳米级的孪晶可以大大提高其 机械强度等。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于，提供一种表面能较高，且具有单重孪晶结构的金纳米晶体，所述金纳米晶体为挤压十二面体，挤压十二面是是波兰数学家Steinhaus在他的著作(Mathematical Snapshots》中提出的 一 种十二面体，英文名为quasheddodecahedron,它是由6个梯形面和6个菱形面共12个面构成。所述挤压十二面体金纳米晶体中的菱形面均为单晶(110)面，梯形面均单重孪晶(110)面，并且孪晶缺陷引起的晶格张力可以影响金纳米晶体的价电子能级，从而提高其催化性能。 本专利技术还提供一种挤压十二面体金纳米晶体的制备方法，包括 a)、将N， N-二甲基甲酰胺加入反应容器中加热至100°C 155。C进行第一次回流； b)、将氯金酸的N， N- 二甲基甲酰胺溶液滴入回流后的N， N- 二甲基甲酰胺中，在100°C 15(TC进行反应并进行第二次回流； c)、反应容器内溶液变成亮黄色后停止反应，收集金纳米晶体沉淀。 优选的，步骤a)在油浴中进行。 优选的，步骤a)中使用的N，N-二甲基甲酰胺的纯度不小于99.5X。 优选的，步骤b)中氯金酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液的浓度为17. 76毫摩尔/升 17. 82毫摩尔/升。 优选的，步骤b)中进行反应并进行第二次回流的温度为120°C 150°C。 优选的，步骤b)在油浴中进行。 优选的，所述反应容器中设有搅拌器。 优选的，步骤a)中所述将N，N-二甲基甲酰胺加入反应容器之前还包括将所述反 应容器和搅拌器进行干燥。优选的，还包括将金纳米晶体沉淀水洗后干燥。 本专利技术提供了一种挤压十二面体金纳米晶体，由于所述晶体由6个梯形面和6个 菱形面组成，并且菱形面均为单晶(110)面，梯形面均为单重孪晶(110)面，晶体表面能较 高，并且孪晶缺陷引起的晶格张力可以影响金纳米晶体的价电子能级，进而进一步提高其 催化性能。 本专利技术还提供了上述挤压十二面体金纳米晶体的制备方法，按照上述方法制备的 挤压十二面体金纳米晶体表面能较高，催化性能好。附图说明 图1为本专利技术实施例提供的挤压十二面体金纳米晶体俯视扫描电镜图； 图2为本专利技术实施例提供的挤压十二面体金纳米晶体侧视扫描电镜图； 图3为本专利技术实施例提供的挤压十二面体金纳米晶体正视扫描电镜图； 图4为实施例1制备的金纳米晶体的扫描电镜图； 图5为实施例1制备的金纳米晶体菱形面平行于基底铜网的透射电镜图； 图6为图5中菱形面的高分辨电镜图； 图7为图6做傅里叶变换得到的电子衍射花样； 图8为实施例1制备的金纳米晶体以其梯形面平躺在基底铜网上的透射电镜图； 图9为图8中所标记的孪晶区域的高分辨透射电镜图； 图10为图9中孪晶区域做傅里叶变换得到两组对称的衍射花样； 图11为图9中孪晶面上方单晶区域的傅里叶变换衍射花样； 图12为图9中孪晶面下方单晶区域的傅里叶变换衍射花样； 图13为实施例2制备的金纳米晶体的扫描电镜图； 图14为实施例3制备的金纳米晶体的扫描电镜图； 图15为比较例1制备的金纳米晶体的扫描电镜图； 图16为比较例2制备的金纳米晶体的扫描电镜图； 图17为比较例2制备的金纳米晶体的扫描电镜图。具体实施例方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的 限制。 本专利技术实施例公开了一种挤压十二面体金纳米晶体，挤压十二面体是是波兰数学 家Steinhaus在他的著作{Mathematical Snapshots》中提出的一种十二面体，英文名为 quashed dodecahedron,它是由6个梯形面和6个菱形面共12个面构成，参见图1至3为 分别本专利技术实施例提供的挤压十二面体金纳米晶体俯视、侧视和正视扫描电镜图。 本专利技术实施例还提供了一种上述挤压十二面体金纳米晶体的制备方法，包括 将N， N- 二甲基甲酰胺加入反应容器中加热至100°C 155t:进行第一次回流； 将氯金酸的N， N- 二甲基甲酰胺溶液滴入回流后的DMF(N， N_ 二甲基甲酰胺)中， 在100°C 15(TC进行反应并进行第二次回流； 反应容器内溶液变成亮黄色后停止反应，收集金纳米晶体沉淀。 按照本专利技术，优选将纯度不小于99. 5%的DMF放入圆底烧瓶，将圆底烧瓶放入油浴锅中升温至100°C 155t:进行第一次回流8分钟 12分钟，用以将DMF溶液预热至反应温度，并防止DMF挥发，对于回流的方法可以为本领域技术人员熟知的方法，本专利技术对此并无特别限制。按照本专利技术，优选在圆底烧瓶中增设搅拌器，边搅拌边回流，使DMF受热均匀。水分水能促进氧气溶解，氧气与配体氯离子结合可以对反应初期形成的晶种进行刻蚀，进而影响最终制得的晶体形状，为了使水分去除充分，优选在将DMF放入圆底烧瓶前，将圆底烧瓶和搅拌子进行干燥。 按照本专利技术优选将浓度为17. 76毫摩尔/升 17. 82毫摩尔/升氯金酸的DMF溶 液滴入回流后的DMF中，在100°C 155t:进行反应并进行第二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤压十二面体金纳米晶体，其特征在于，所述挤压十二面体由６个梯形面和６个菱形面构成，所述菱形面均为单晶（１１０）面，所述梯形面均为单重孪晶（１１０）面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：由天艳，王大为，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]