專利名稱：金屬納米粒子的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用芳香雜環(huán)化合物-水體系中快速合成金屬納米粒子的制備方法背景技術(shù)納米粒子是處于宏觀物質(zhì)和微觀物質(zhì)之間渡態(tài)的物質(zhì)存在形式。其表面是既無長程序又無短程序的非晶層，可以認(rèn)為納米粒子表面原子的狀態(tài)更接近于氣態(tài)，而粒子內(nèi)部的原子則可能呈有序排列。由于納米金屬具有極大的量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和團簇效應(yīng)。因此在許多催化反應(yīng)過程中表現(xiàn)出奇特的性能例如，過渡金屬納米粒子催化劑已被成功地用于烯烴和二烯烴的氫解，丙烯腈水合反應(yīng)制丙烯酰胺，光解水制氫氣和CO2的還原消除反應(yīng)等，其催化活性和選擇性均強烈依賴于粒子尺寸的大小。表面穩(wěn)定、尺寸均勻的納米金屬的制備方法及其物理化學(xué)性質(zhì)的研究已成為熱點。為了研究金屬納米顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)，特別是與粒徑大小密切相關(guān)的性質(zhì)，如何制備具有特定納米尺寸的粒子就顯得尤為重要。
目前，國際上制備納米顆粒較為常用的方法是用化學(xué)或電化學(xué)方法還原金屬離子。為了防止生成的納米粒子團聚，一般會在還原過程中加入一定量的保護劑以穩(wěn)定生成的粒子。通常被用作保護劑的物質(zhì)有線性高聚物、有機配體、表面活性劑、四烴基銨鹽和某些多相載體。Pt的超細(xì)粒子最早于1941年由Rampino，L.D.和Nord，F(xiàn).F.通過還原Pt(II)和Pt(IV)制得，后來人們相繼用高聚物、多磷酸鹽、檸檬酸鈉和氫氧化鈉的混合物、草酸鹽作為穩(wěn)定劑制備Pt納米粒子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為得到一種操作簡單、快速且普遍適用的制備更小粒徑的金屬納米粒子的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的基于前人的研究基礎(chǔ)，我們利用芳香雜環(huán)化合物作為穩(wěn)定劑，在芳香雜環(huán)化合物-水體系中快速的制備金屬納米粒子。
一種金屬納米粒子的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟A.將Pt、Pd、Ru、Cu的金屬鹽溶于吡啶或噻吩以及水中制成溶液，其中芳香雜環(huán)化合物、水、金屬鹽類的質(zhì)量比為1∶10-100∶0.01-0.05；B.將KBH4、NaBH4或者水合肼作為還原劑加入到上述溶液中，加入的還原劑與金屬鹽的摩爾比為1∶1.0-3.0，然后在0-80℃下攪拌反應(yīng)1-1.5小時。
金屬鹽選自H2PtCl6、PdNO3、PdCl2、RuCl3、CuSO4、CuNO3的其中之一。
本發(fā)明制備的納米金屬粒子通過透射電子顯微鏡照片顯示最終產(chǎn)物粒徑分布在1.0-5.0nm；低能電子衍射分析表明是零價的金屬納米粒子。
本發(fā)明的突出特點是(1)制得的納米金屬粒子的粒徑小，在1.0-5.0nm之間，分散性好、無團聚現(xiàn)象；(2)反應(yīng)溫度低且溫度適用范圍寬。0-80℃下均能得到較理想結(jié)果；(3)反應(yīng)工藝操作簡單。
具體實施例方式
為進一步闡述本發(fā)明特提供以下實例。顯然本發(fā)明的實施方式并不限于下屬實施例125℃攪拌下，向5ml吡啶和10ml蒸餾水的溶液中加入0.02gH2PtCl6，形成淺黃色透明的液體，劇烈攪拌下加入0.1gKBH4。25℃下繼續(xù)攪拌1-1.5h，得到Pt納米粒子的膠體溶液。Pt納米粒子的的粒徑為2.5-3.0nm。透射電子顯微鏡照片顯示最終產(chǎn)物粒徑分布在1.0-5.0nm；低能電子衍射分析表明是零價的金屬納米粒子。
實施例2-4按照實例1的方法與步驟，但改變金屬組分為(2)PdNO3(3)CuSO4(4)RuCl3實施例5-8按照實例1的方法與步驟，將實例1-4的體系反應(yīng)溫度分別設(shè)置為0℃、20℃、40℃、60℃。
實施例9在25℃攪拌下，向5ml噻吩和10ml蒸餾水的溶液中加入0.02gH2PtCl6，形成淺黃色透明的液體，劇烈攪拌下加入0.1gKBH4。25℃下繼續(xù)攪拌1-1.5h，得到Pt納米粒子的膠體溶液。
權(quán)利要求
1.一種金屬納米粒子的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟A.將Pt、Pd、Ru、Cu的金屬鹽溶于吡啶或噻吩以及水中制成溶液，其中芳香雜環(huán)化合物、水、金屬鹽類的質(zhì)量比為1∶10-100∶0.01-0.05；B.將KBH4、NaBH4或者水合肼作為還原劑加入到上述溶液中，加入的還原劑與金屬鹽的摩爾比為1∶1.0-3.0，然后在0-80℃下攪拌反應(yīng)1-1.5小時。
2.如權(quán)利要求1所說的方法，其特征在于金屬鹽選自H2PtCl6、PdNO3、PdCl2、RuCl3、CuSO4、CuNO3的其中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用芳香雜環(huán)化合物作為保護劑制備金屬納米粒子的方法。將芳香雜環(huán)化合物，水以及金屬鹽混合得到前體溶液，此溶液于0－80℃攪拌下加入還原劑制得金屬納米粒子溶膠。透射電子顯微鏡照片顯示最終產(chǎn)物粒徑分布在1.0－5.0nm；低能電子衍射分析表明是零價的金屬納米粒子。
文檔編號B82B3/00GK1623889SQ20031011932
公開日2005年6月8日 申請日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者呂高孟, 錢廣, 齊彥興, 王曉來, 索繼栓 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所