一种在银纳米粒子表面生长纳米氧化物的方法技术

本发明专利技术提供了一种在银纳米粒子表面生长纳米氧化物的方法，其包括如下步骤：1）将银纳米粒子分散在水中后，加入碱性沉淀剂和金属盐，得到混合液；2）将步骤1）中的混合液转移至水热釜中，在氧气气氛下进行水热反应，反应结束后获得的沉淀物即为表面生长纳米氧化物的银纳米粒子。本发明专利技术的方法具有如下优点：1）本发明专利技术方法能够将纳米氧化物选择性地生长在银纳米粒子表面，而且可以控制纳米氧化物的含量；2）本发明专利技术的方法省去了各种非水溶剂、保护剂和还原剂等有机物质的干扰，有利于保护环境；3）本方法所用原料及仪器经济、环保而且简单，容易实现大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，其包括如下步骤：1）将银纳米粒子分散在水中后，加入碱性沉淀剂和金属盐，得到混合液；2）将步骤1）中的混合液转移至水热釜中，在氧气气氛下进行水热反应，反应结束后获得的沉淀物即为表面生长纳米氧化物的银纳米粒子。本专利技术的方法具有如下优点：1）本专利技术方法能够将纳米氧化物选择性地生长在银纳米粒子表面，而且可以控制纳米氧化物的含量；2）本专利技术的方法省去了各种非水溶剂、保护剂和还原剂等有机物质的干扰，有利于保护环境；3）本方法所用原料及仪器经济、环保而且简单，容易实现大规模生产。【专利说明】
本专利技术涉及纳米材料领域，特别涉及一种在银纳米粒子表面生长厚度可控的纳米氧化物的方法。
技术介绍
金属-半导体或者金属-金属氧化物异质结构由于其优秀的特性而备受关注，因此被用在催化、超电容电极、多功能探针等方面。基于单晶的模型催化剂在金属单晶表面生长氧化物纳米结构被成功用于研究金属-载体相互作用，但该类模型催化剂与真实催化剂体系存在“材料鸿沟”和“压力鸿沟”，构筑新型模型催化剂，如在金属纳米粒子表面生长氧化物成为切实有效的途径，而且也是众多新材料开发的方向。模型催化中的研究对象，往往是以金属单晶表面为基底，研究金属或氧化物在其表面的生长和结构，制备成双金属或氧化物/金属(Μ0χ/Μ)反转催化剂，然后再系统地研究一些小分子在双金属模型催化剂和反转模型催化剂表面的吸附和反应，关联其表面结构和表面吸附/反应性能。而在实际纳米催化中，在金属纳米晶或纳米粒子表面生长其它金属或者氧化物纳米粒子以及金属-氧化物纳米结构界面的研究，一度成为热点和难点论题，尤其是在金属纳米粒子表面生长氧化物纳米结构，因为由于金属和氧化物自身的表面自由能关系，二者的界面能较大导致氧化物在非特殊情况下不会生长在金属纳米粒子上。比如在水气变换反应反应(H2CHCO — H2+C02)中，Au-CeO2和Au-TiO2是常用的催化剂，但这种催化剂的高活性很大程度上是依赖于氧化物的直接参与，因为表面干净的Au(Ill)在水气变换反应中不具备催化活性，Au(Ill)表面覆盖20%?30%的CeO2或者是TiO2纳米粒子具有较高的催化活性，类似的还有Cu(Ill)或者Cu(IOO),这是Rodriguez 教授课题组的研究成果,在此类催化剂 Ce02_x/Au(111)或 Ti02_x/Au(111)中，O2在氧化物的氧缺陷处解离，CO分子吸附在Au(Ill)表面，因此此倒载型催化剂具有较高的催化活性，尤其是金属-氧化物界面处；突出的例子还有Yang及合作者在Cu(Ill)单晶上倒载CeO2纳米粒子，Cu (111)单晶对于CO氧化表现出较低的活性在其上倒载 CeO2 纳米粒子，当 O2 分子参与反应时，极大地促进了反应活性。由于氧化物自身存在一些氧缺陷对于活化氧有促进作用。构造倒载型催化剂的必要性可见一斑，可以扩大金属纳米粒子在催化中的应用，由惰性变为高活性。在实际纳米催化中，成功制备出倒载型催化剂的也有很多，巧妙地构造金属-氧化物异质结，比如M.H.Huang研究组首先制备出暴露特定晶面的Au纳米晶，巧妙地通过外延生长在不同形貌的Au纳米晶外面生长Cu2O纳米粒子，这是由于Au纳米晶晶面的晶格常数与Cu2O纳米粒子相应晶面的晶格常数匹配程度较高,但是对于常规情况，当金属纳米晶和氧化物纳米粒子的晶格常数相匹配程度较低时，在金属纳米粒子表面则不易生长氧化物纳米粒子，因为金属和氧化物之间的界面能较高，不少研究者通过引进一些有机金属配合物来达到上述目的，虽然对某些特定的催化反应有较好的活性，但是引入了了很多的有机配合物，比如在Ag纳米粒子外生长SiO2时，通常引进正硅酸乙酯，用以提高突光强度进行单分子检测;类似的还有制备分散的 Pd 纳米粒子外表面生长 CeO2 纳米粒子,Cargnello及合作者通过一系列“嫁接”的方法实现Pd与CeOx纳米粒子的强相互作用，实际是通过一些有机官能团之间的结合。而且在金属Au、Ag、Cu等金属纳米粒子外表面生长其它氧化物纳米粒子还可以扩展相应金属纳米粒子的应用，因为贵金属Ag、Au及金属Cu在可见光波段内具有等离子共振性质，会产生电磁增强现象，不少研究者通过探针分子的共振Raman散射来研究它们的表面增强拉曼效应(SERS)，突出的像田中群院士及其合作者开创的壳层隔绝纳米粒子增弓虽拉曼光谱(Shell-1solated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy,SHINERS),可扩展到材料科学和生命科学及食品安全等检测，是通过以Au纳米粒子为核制备AuOSiO2和AuOAl2O3核壳(core_shell)纳米粒子，通过原子气相沉积方法(atomiclayer deposition technique, ALD)调控壳层厚度,得到探测分子增强幅度不同的拉曼光谱，在合适波长的激光下局域表面等离子被激发，产生较强的电磁场；之后类似的研究很多，如他们还研究制备了 AuiMnO2 纳米粒子,实验证明金纳米粒子外表面的氧化物MnO2更能增加SERS的测试灵敏度，与AuOSiO2和AuOAl2O3相比，同时降低了检测极限；除以上几种金属外，该研究组还在把此方法扩展到过渡金属(VIII B族，像Pd，Pt, Rh, Fe, Co, Ni)中；以金属纳米粒子为晶核，研究得最多的就是Au纳米粒子，也有Ag纳米粒子，像AgOTiO2核壳复合物团簇(Core-Shell Composite Clusters),用以研究在紫外光照射下的电荷分离过程及光催化活性，但是在制备过程中引入了像 DMF (N，N—二甲基甲酰胺)毒性溶剂及金属Ti有机配合物。多种渠道证明金属外表面生长氧化物，可以极大扩展金属的应用，当金属和所需要氧化物达到纳米量级，这种效果则表现的更加明显，对这些年来在金属纳米粒子表面生长氧化物纳米结构的方法总结，存在以下几个方面的问题:1)虽然研究者成功地在某种金属纳米粒子表面生长氧化物纳米结构，往往是针对某些特殊关系的金属及相应的氧化物，如二者相对应的晶面间距相差无几，以至于可以实现氧化物在金属表面的外延生长，即所针对的物质有限；2)借助于一些特殊的仪器，成本较高；3)在制备过程中需同时引入保护剂和还原剂，对环境不利，并使得研究体系复杂，加大了后期研究金属纳米粒子结构和性能关系的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。本专利技术涉及的在银纳米粒子表面生长纳米氧化物的方法，其包括如下步骤:I)将银纳米粒子分散在水中后，加入碱性沉淀剂和金属盐，得到混合液；2)将步骤I)中的混合液转移至水热釜中，在氧气气氛下进行水热反应，反应结束后获得的沉淀物即为表面生长纳米氧化物的银纳米粒子。在本专利技术一个优选实施例中,所述步骤I)中的银纳米粒子的粒径为2nm?500nm,本专利技术所使用的银纳米粒子可以是暴露各种晶面的纳米晶。在银纳米粒子表面生长纳米氧化物的过程中，所述步骤I)中可以先加入碱性沉淀齐U，再加入金属盐；也可以先加入金属盐，再加入碱性沉淀剂；或者将碱性沉淀剂和金属盐同时加入分散有银纳米粒子的水中。优选地，可先将银纳米粒子分散在水中后加入碱性沉淀剂，再加入金属盐，为了方便添加，金属盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在银纳米粒子表面生长纳米氧化物的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将银纳米粒子分散在水中后，加入碱性沉淀剂和金属盐，得到混合液；2）将步骤1）中的混合液转移至水热釜中，在氧气气氛下进行水热反应，反应结束后获得的沉淀物即为表面生长纳米氧化物的银纳米粒子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟新，常苏捷，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：