一種金二氧化钛核殼結構納米粒子的制備

　　随着纳米技术的深入开发和应用，合成具有多种功能的纳米复合结构差不多成为纳米科学土地一个重要的研究热点和发展趋向。Yolk/Shell(核/壳)结构是最近研究出的一种新奇的核壳结构，指的是在一个空的壳中包有其他粒子同时这二者之间有间隙，同时Yolk/Shell结构中的粒子是可以自由移动的。Yolk/Shell结构结合了 Yolk和Shell两部分的性质，Shell部分具有密度低、比外表积大等特征，同时Yolk部分的纳米颗粒(例如纳米金颗粒)也有其精良的性能，使其在医药、化工、生物等诸多技术土地都有重要的应用，特别是金/ 二氧化钛yolk/shell结构纳米粒子由于其特有的性能,在催化、能量转化、药物载体等土地有着广泛的应用前景。目前，合成金/ 二氧化钛yolk/shell结构纳米粒子的方法主假如模板法。Yin等人[Science.Vol.304，711，(2004)]使用柯肯达尔效应成功合成出氧化钴/钼金属颗粒的核壳结构后，人们结束使用类似的方法合成金/ 二氧化钛及金/ 二氧化硅的yolk/shell结构。Lee等人[Angew.Chem.1nt.Ed.50,10208, (2011)]以二氧化娃为模板,先合成纳米金颗粒，再包覆上二氧化硅壳层，接着再在二氧化硅壳层外包覆二氧化钛壳层，最后使用氢氧化钠选择刻蚀掉二氧化娃壳层，从而获得金/ 二氧化钛yolk/shell结构,但此方法合成工艺庞大，生产周期长；Park等人[Adv.Mater.Vol.20，1523，(2008)]使用金与氰化物的反应，先合成出金纳米颗粒，包覆上二氧化硅壳层后，再使用氰化钾刻蚀掉部分金纳米颗粒，从而获得金/ 二氧化硅yolk/shell结构，但此方法合成成本高，同时金颗粒的刻蚀程度不易控制。俞书宏等[中国发明专利，申请号为200710023240.3]使用内含金颗粒的碳纳米球，控制油浴温度与回流时间，获得具有不同厚度壳层的金/ 二氧化钛yolk/shell结构，但是此方法反应体系为乙二醇等有机溶剂，油浴温度高，且后期煅烧温度也较高。

本文的目的在于提出一种工艺简单易行、条件和气、工艺流程短的含有贵金属核的核壳结构纳米粒子的制备方法，同时此工艺所获得的贵金属核尺寸均匀、粒度好；壳层结构完整。技术方案如下：1)含有贵金属的纳米碳球的制备，将l_4g糖类化合物溶于去离子水中，配成浓度为0.144-0.577mol/L的溶液，再进入85-340 μ L浓度为0.0243mol/L的氯金酸或银氨溶液,混合均匀后,放入聚四氟乙烯反应爸中，在160-200°C的条件下反应1-4小时，过滤洗涤获得产物，接着在40°C干亢12小时后获得含有贵金属的纳米碳球；2)在含有贵金属的纳米碳球外包覆壳层，取步骤I)制备获得的含贵金属的纳米碳球，疏散于10-40ml无水乙醇中，配成0.05-0.2g/L的溶液,常温超声震荡15分钟，再进入0.1-0.8ml的氨水，再超声震荡15分钟后加热至25_35°C，在磁力搅拌下以0.lml/min的速度缓慢滴加0.2ml_0.8ml的钛酸四丁酯或正娃酸乙酯,反应24h,过滤洗涤获得产物，接着再40°C干亢12小时，获得在含有贵金属的碳球外包覆壳层的纳米粒子；3)含贵金属核的核壳结构纳米粒子的制备，将用上述步骤制备获得的纳米粒子加热煅烧，以6°C /h的速率升温至400°C，保温2小时，获得含贵金属核的核壳结构纳米粒子。

与现有技术相比，本方案的优点在于:1) 一步法制备含有金核的纳米碳球颗粒；2)纳米碳球外表富含羰基和羧基，无需外表修饰改性就可以包覆二氧化钛或二氧化硅；3)使用氨水控制钛酸四丁酯或正硅酸乙酯水解速度，无需有机溶剂高温回流，使反应条件更加和气；4)本发明提供的方法工艺流程较为简单、适合工业化生产；同时此工艺所获得的贵金属核尺寸均匀、粒度好；壳层结构完整。