一种制备纳米金的方法技术

本发明专利技术提供了一种采用超声-电化学联用工艺制备纳米金的方法。该制备方法主要在氯金酸的水相中进行，以电沉积工艺为主体，把超声波技术应用到纳米金的制备中。本发明专利技术方法无需加入有机/无机还原剂。在上述的氯金酸水相体系中，加入一定量的表面活性剂，调控好超声波频率、槽压、极间距及电积时间，实现纳米膜形貌的控制。本工艺简单，制备的纳米金颗粒形貌稳定，无需加入还原剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电化学制备纳米金颗粒的方法，尤其是一种采用超声-电化学联用工艺进行纳米金材料的制备及形貌的控制方法。
技术介绍
纳米金材料由于其特殊类型的结构，导致其在表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等方面表现出许多特殊性质，在光学、电磁学等方面具有广泛的应用前景。比如在光学探针、电化学探针、传感器、植物保护、药物传递、DNA检测葡萄糖传感器及拉曼散射等方面都有广泛的、潜在的应用前景。现有的纳米金的制备方法可以大致划分为化学法和物理法两大类。化学法包括氧化还原法、电化学法、溶胶法、微乳液法、相转移法、模板法及微波法等；物理法包括了真空蒸镀法、软着陆法、电分散法及激光法等。化学法相对物理的制备方法，制备的纳米粒子粒度较小，操作方便，缺点是得到的纳米金易含其它杂质，且易于发生团聚，且需要添加较多的分散剂、稳定剂及还原剂等。
技术实现思路
鉴于上述背景，本专利技术的目的在于提供一种新的纳米金的制备方法，本专利技术方法采用超声-电化学联用技术，方法简单，技术可靠，可以精确的控制纳米金的形貌，无需添加过多的分散剂、稳定剂及金的还原剂等，且制备后液可以循环使用。本专利技术的技术方案如下一种纳米金的制备方法，包括如下步骤I)用蒸馏水配置盐酸溶液，使配制好的盐酸溶液pH小于I ;然后将氯化金或氯金酸晶体溶解于上述溶液，溶解后，溶液中氯化金或氯金酸浓度为l_20g/L，然后，根据制备具体纳米金形貌的需要，向其中加入表面活性剂和/或分散剂，形成含金溶液；2)将上述配制的含金溶液置入电解槽，将超声波探头插入电解液中，并控制频率在28-120kHz ；电沉积槽压控制在O. 5-1. 5V，极间距为5_30mm ；3)接通电源后，开始电沉积试验；电沉积100-1000S后，切断电源，终止试验；4)将制备的纳米金用无水乙醇清洗3遍，100°C以下烘干。在本专利技术的较佳实施例中，还包括步骤5)将制备的纳米金置于无水乙醇或去离子水中继续超声30s-300s。在本专利技术的较佳实施例中，步骤I)中，加入晶体后，溶液pHO. 5-1.0。在本专利技术的较佳实施例中，步骤I)加入的表面活性剂为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠，加入的量按体积比，为含金溶液的O. 1-3. 0%。在本专利技术的较佳实施例中，步骤I)加入的分散剂为聚乙二醇，其分子量范围为 190-420，加入的量按体积比，为含金溶液的I. 0-10. 0%。在本专利技术的较佳实施例中，阴极电沉积制备纳米金的载体为表面镀有耐腐蚀介质的导电材料。这些材料如导电玻璃、钛片、钼片或表面镀有耐腐蚀介质的其它导电材料。在本专利技术的较佳实施例中，制备纳米金颗粒/膜的条件为以导电玻璃为电沉积载体，十二烷基磺酸钠浓度I. 5-3. 0%，超声波频率60-120kHz，槽压控制在O. 8-1. 2V，电沉积时间100-300S，粒度可控在100-200nm之间。在本专利技术的较佳实施例中，制备出叶片状纳米金的条件为以导电玻璃或钛片为电沉积载体，十二烷基磺酸钠浓度O. 5-2. 0%，分子量190-420的聚乙二醇2. 0-4. 0%，超声波频率40-80kHz，槽压控制在I. 2-2. 0V,电沉积时间200-800S。在本专利技术的较佳实施例中，制备出枝状纳米金的条件为以钛片为电沉积载体，十二烷基磺酸钠浓度O. 5-1. 5%，聚乙二醇(分子量190-420) 3. 0-5. 0%，超声波频率 28-60kHz，槽压控制在I. 2-2. 0V,电沉积时间500-1000S。本专利技术反应所用的电解槽可以采用三口电解槽或普通电解槽。本专利技术在传统电沉积的基础上，引入了超声波技术，利用超声波的空化效应，提高了离子的运输能力，使不同的机理协同作用，产生叠加，可以有效的加速电沉积过程的传质，促进金晶核的形成。本工艺简单，制备的纳米金颗粒形貌稳定，无需加入还原剂。并且，本专利技术还可通过控制条件，制备不同形态的纳米金。本专利技术方法不仅可用于纳米金的制备，还可用于纳米银、纳米铜等材料的制备。只需将氯化金或氯金酸换成相应的银或铜的盐或酸。附图说明图I为实施例图2为实施例图3为实施例图4为实施例图5为实施例图6为实施例I制备的纳米金的扫描电镜图(SEM)及能谱(EDS)。 I制备的纳米金的能谱(EDS)。I制备的纳米金的原子力显微镜图(AFM)。I制备的纳米金的X-射线衍射仪图(XRD)。2制备的叶片状纳米金的扫描电镜图(SBO。3制备的枝状纳米金的扫描电镜图(SBO。具体实施方式实施例I用蒸馏水配置一定浓度的盐酸溶液(pH〈l);然后将氯化金或氯金酸晶体溶解于上述溶液，保证金浓度在10g/L±0. lg。然后，向配制好的溶液中加入一定量的十二烷基磺酸钠，控制十二烷基磺酸钠的最终浓度为2. 0%。其它参数控制超声波频率40kHz，槽压I. 0V,电沉积载体为导电玻璃或钛片。打开超声机后，接通电沉积电源，控制电沉积时间为250S左右。试验结束后，将制备的纳米金用无水乙醇清洗3遍后，IOO0C以下烘干。制备的纳米金颗粒基本表征详见附图1-4。实施例2用蒸馏水配置一定浓度的盐酸溶液(pH〈l);然后将氯化金或氯金酸晶体溶解于上述溶液，保证金浓度在10g/L左右。然后，向配制好的溶液中加入一定量的十二烷基磺酸钠，控制最终浓度为I. 0%，并加入聚乙二醇(分子量190-420)，最终浓度3. 0%。4其它参数控制超声波频率80kHz，槽压I. 5V，电沉积载体为导电玻璃或钛片。接通电源后，控制电沉积时间300S。试验结束后，将制备的纳米金用无水乙醇清洗3遍，IOO0C 以下烘干。制备的纳米金颗粒基本表征详见附图5。实施例3用蒸馏水配置一定浓度的盐酸溶液(pH〈l);然后将氯化金或氯金酸晶体溶解于上述溶液，保证金浓度在10g/L左右。然后，向配制好的溶液中加入浓度I. 0%的十二烷基磺酸钠，5. 0%浓度的聚乙二醇(分子量190-420)。其它参数控制超声波频率100kHz，槽压I. 5V，电沉积载体为导电玻璃或钛片。接通电源后，控制电沉积时间300S。试验结束后，将制备的纳米金用无水乙醇清洗至少3遍， 然后100°C以下烘干。制备的纳米金颗粒基本表征详见附图6。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纳米金的方法，包括如下步骤：1）用蒸馏水配置盐酸溶液，使配制好的盐酸溶液pH小于1；然后将氯化金或氯金酸晶体溶解于上述溶液，保证氯化金或氯金酸浓度为1?20g/L，然后，根据制备具体纳米金形貌的需要，向其中加入表面活性剂和/或分散剂，形成含金溶液；2）将上述配制的含金溶液置入电解槽，将超声波探头插入电解液中，并控制频率在28?120kHz；电沉积槽压控制在0.5?1.5V，极间距为5?30mm；3）接通电源后，开始电沉积试验；电沉积100?1000S后，切断电源，终止试验；4）将制备的纳米金用无水乙醇清洗3遍，100℃以下烘干。

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米金的方法，包括如下步骤 1)用蒸馏水配置盐酸溶液，使配制好的盐酸溶液pH小于I;然后将氯化金或氯金酸晶体溶解于上述溶液，保证氯化金或氯金酸浓度为l_20g/L，然后，根据制备具体纳米金形貌的需要，向其中加入表面活性剂和/或分散剂，形成含金溶液； 2)将上述配制的含金溶液置入电解槽，将超声波探头插入电解液中，并控制频率在28-120kHz ;电沉积槽压控制在O. 5-1. 5V，极间距为5_30mm ； 3)接通电源后，开始电沉积试验；电沉积100-1000S后，切断电源，终止试验； 4)将制备的纳米金用无水乙醇清洗3遍，IOO0C以下烘干。2.根据权利要求I所述的一种制备纳米金的方法，其特征在于还包括步骤5)将制备的纳米金置于无水乙醇或去离子水中继续超声30s-300s。3.根据权利要求I所述的一种制备纳米金的方法，其特征在于步骤I)中，加入晶体后，溶液 ρΗ=0. 5-1. O。4.根据权利要求I所述的一种制备纳米金的方法，其特征在于步骤I)加入的表面活性剂为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠，加入的量按体积比，为含金溶液的O. 1-3. 0%。5.根据权利要求I所述的一种制备纳米金的方法，其特征在于步骤I)加入的分散剂为聚乙二醇，其分子量范围为190-420，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄怀国，季常青，叶志勇，张卿，庄荣传，林鸿汉，马龙，郭金溢，
申请(专利权)人：厦门紫金矿冶技术有限公司，
类型：发明
国别省市：