制備各向異性的金屬納米顆粒的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種制備各向異性的金屬納米顆粒的新方法，所述的金屬納米顆粒具有高縱橫比和不同類型的結(jié)構(gòu)，其通過原子量子簇（AQC）的催化作用來制備。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種制備各向異性的金屬納米顆粒的新方法，其屬于化學(xué)催化領(lǐng)域，并且其應(yīng)用于各向異性的金屬納米顆粒的合成。
技術(shù)介紹
當(dāng)今，人們對于制造具有不同形態(tài)的各向異性的金屬納米顆粒具有極大的興趣，納米纖維的制造是最感興趣的幾項之一，因為納米纖維可用于制備基于非金屬材料(陶瓷、聚合物、玻璃等)的納米復(fù)合材料，從而賦予這些材料金屬特性。例如新型抗靜電納米復(fù)合材料、用于防護電磁輻射的納米復(fù)合材料、用于熱傳遞的納米復(fù)合材料和納米復(fù)合材料液體等的應(yīng)用使得這一主題在當(dāng)今技術(shù)中突顯得極其重要。 AQC具有特殊的生理化學(xué)特性，其不同于在不同的能級之間以費米能級(H0M0-LUM0間隙或能帶隙)具有電子躍遷帶的納米顆粒，并且缺少納米顆粒典型的等離子帶。取決于表征這些AQC的重要量子效應(yīng)，這些材料的特殊的特性使得它們不同于納米顆粒或者大塊材料。此外，出于成本以及不使非金屬基質(zhì)的固有特性惡化的原因，通過在基質(zhì)中引入最少量的金屬顆粒來獲得所需要的金屬特征是重要的。基于各向異性的幾何構(gòu)型(例如圓柱狀的纖維)允許利用非常低濃度的臨界值來實現(xiàn)滲透作用的事實，獲得允許控制納米顆粒的尺寸和形狀的簡單且可擴大規(guī)模的方法是當(dāng)前的一項極其重要的挑戰(zhàn)。在最近的幾十年中，開發(fā)了大量用于合成在形狀和尺寸上具有很大差別的納米顆粒的化學(xué)方法，例如納米圓柱體(Busbee, B. D. ; Obare, S. O. ;Murphy, C. , J.Adv. Mater.，2003，15，414;Perez-Juste，J. ;Liz-MarzanjL. M. ;Carnie，S. ;Chan, D.Y. C. ; Mulvaneyj P. , Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 571),多形態(tài)體(Chen，S. ; Wang，Ζ·L ; Ballatoj J. ; Foulgerj S. H. ; Carroll, D. L，J. Am. Chem. Soc.，2003，125，16186)、納米棱柱體(Pastoriza-Santos, I. ;Liz-Marzanj L. Μ. , Nano Lett.，2002，2，903;Millstone，J.E.; Park, S. ; Shufordj K. L. ; Qinj L. ; Schatzj G. C. ;Mirkin, C. A. , J. Am. Chem.Soc.，2005，127，5312)、納米立方體(Imj S. H. ;Lee, Y. T. ; Wiley, B. ;Xia，Y.，Ang. Chem.Int. Ed.，2005，44，2154)、納米四面體(Wiley, B. ;Herricks, T. ;Sun，Y. ;Xia，Y.，NanoLett.，2004，4，1733)或者納米圓盤體(Mai I lard, M. ; Giorgio, S. ; Pilenij M. P. , J. Phys.Chem. Bj 2003，107，2466)。盡管這是膠體化學(xué)最引人注目的進展之一，然而迄今為止，開發(fā)的各種方法卻存在著各種各種的問題和復(fù)雜性(P6rez_Juste，J. ;Pastoriza-Santosj I. ;Liz-Marζ η,L. Μ. ;Mulvaneyj P.，Coordination Chemistry Reviews, 249，2005，1870 - 1901)，使得這些方法尤其不適用于以簡單且可控的方式擴大規(guī)模并制造各向異性的納米顆粒(Jin, R. ; Caoj Y. C. ; Haoj E. ; Metrauxj G. S. ; Schatzj G. C. ; Mirkinj C.A.，Nature, 2003，425，487)。除了與本專利技術(shù)目的不相關(guān)的其它方法(例如使用固體模型的電化學(xué)沉積方法等)，迄今為止，開發(fā)的用于實現(xiàn)納米顆粒的各向異性生長的化學(xué)方法基于所使用的試劑，例如聚合物、表面活性劑等，通過在金屬的任意晶面上的選擇性吸收，抑制晶面的生長，由此實現(xiàn)控制納米顆粒的各向異性生長。盡管這可能適用于某些特殊的情況，但是通常獲得的納米顆粒濃度非常低，并且為了在任意情況中都能夠控制晶面生長，必須使用復(fù)雜的反應(yīng)條件，例如像那些在專利US 7，585，349中使用的高溫或者有機溶劑，或者使用的非常差地界定的并且由此擴大規(guī)模性非常差的方法，這些方法由晶種(晶核)、表面活性劑、重金屬鹽的添加、多步驟工序等的復(fù)雜組合構(gòu)成(Jana, N. R. ; Gearheart, L. ; Murphy, C. J. , Adv. Mater. 13, 1389, 2001; ChristopherJ.Johnson, Erik Dujardin, Sean A.Davis, Catherine J.Murphy, Stephen Mann, J.Mater. Chem. 12, 1765, 2002;Zhi-Chuan Xu, Cheng-Min Shen, Tian-Zhon Yang, Huai-RuoZang, Hong-Jun Gao, Nanotechnology, 18，115608, 2007),以及所使用的方法需處于熱液條件中，需在位于環(huán)境條件之上的壓力和溫度下，并且存在用于抑制晶面的特定生長的不同物質(zhì)(聚合物、表面活性劑等)(P6rez_Juste, J.等)。在最后的情況中，可以非常精確地控制形狀和尺寸，但是該方法存在使用加壓反應(yīng)器導(dǎo)致的缺陷。上述方法對于試驗條件極 其敏感，例如簡單地改變供給表面活性劑的容器，直接影響能夠完全各向異性的最終形狀(Smith, D. K. ;Korgel, B. A. , Langmuir, 2008, 24, 644-649)。此外，最近，Barnard等(AlirezaSeyed-Razavi, Ian K. Snook, Amanda S. Barnard, J. Mater. Chem, 2010, 20, 416-421)得出結(jié)論，納米顆粒演變的完整理論還不存在。基于所有的這些原因，當(dāng)前需要提供一種允許以簡單的方式來控制各向異性納米顆粒的形成的化學(xué)方法。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)的專利技術(shù)人驚訝的發(fā)現(xiàn)了一種方法，其通過使用穩(wěn)定的原子量子簇(AQC)作為催化劑使金屬納米顆粒各向異性生長。專利技術(shù)人還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)各向異性的生長，即，納米顆粒的形狀可以通過控制催化劑(AQC)濃度與金屬離子濃度的比值來調(diào)整，旨在形成納米顆粒。該方法的優(yōu)點在于，通過使用在本專利技術(shù)中為AQC的催化劑，其相比于其它已知的技術(shù)能夠以更精確的方式來控制各向異性生長，所述已知的技術(shù)例如利用晶種的引晶技術(shù)或者金屬鹽的熱分解；該方法可以使用高反應(yīng)試劑濃度，這意味著擴大規(guī)模更加容易；可獲得縱橫比高的納米顆粒；并且該方法還允許以簡單的、可擴大規(guī)模的且可控制的方式大規(guī)模生產(chǎn)各向異性的納米顆粒，獲得高產(chǎn)率的特定的納米顆粒。應(yīng)當(dāng)指出，對于本專利技術(shù)，不需要使用通常用作生長抑制劑的試劑，例如表面活性劑；聚合物，例如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚丙烯酸。出于這一原因，所獲得的顆粒可以是裸顆粒，即，它們不具有相關(guān)的涂層，例如表面活性劑、聚合物或者任何其它本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曼努埃爾阿圖羅·洛佩茲金特拉，何塞·里瓦斯雷伊，
申請(專利權(quán))人：圣地亞哥德孔波斯特拉大學(xué)，納隙微納米粉末有限公司，
類型：
國別省市：