一种制备金属纳米粒子的方法技术

本发明专利技术提供一种以水溶性金属氯化物和金属氢化物为原料一步法制备金属纳米粒子的方法，其中所述的金属纳米粒子在室温和常规贮存条件下可稳定6个月以上，在中性pH、酸性pH(<7)和碱性pH(>7)的情况下保持胶体和分散性质，并且在低温(甚至冷冻)、高温和低压、高压的情况下也能保持其稳定性和胶体性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以水溶性金属氯化物和金属氢化物为原料一步法制备金属纳米粒子的方法。具体来讲，本专利技术涉及一种制备金属纳米粒子的方法，其中所述的金属纳米粒子在室温和常规贮存条件下可稳定6个月以上，在中性pH、酸性pH(<7)和碱性pH(>7)的情况下保持其胶体和分散性质，并且在低温(甚至冷冻)、高温和低压、高压的情况下也能保持其稳定性和胶体性质。本专利技术的
技术介绍
和现有技术纳米技术中的最新发展已集中于开发用于合成较小的功能性纳米结构/纳米粒子的方法，由于这些结构/粒子具有与纳米尺寸/结构相关的独特功能特征，因而赋予其在诸如生物医学、化学、能源和电子等行业中更好的应用[O.V.Salata，纳米生物技术杂志，2004,2,3]。对于这些应用中的大部分，金属纳米粒子是通过在极性和非极性溶剂中还原金属盐而合成的[Y.Li，S.Liu，T.Yao，Z.Sun，Z.Jiang，Y.Huang，H.Cheng，Y.Huang，Y.Jiang，Z.Xie，G.Pan，W.Yan，S.Wei，道尔顿汇刊,2012,41]。由于非极性溶剂具有在较长时间内保持还原剂活性的优势，因此在许多应用中优选使用非极性溶剂[N.Zheng，J.Fan，G.D.Stucky，美国化学会会志,2006,128,6550]。Jun等人[B.H.Jun，D.H.Kim，K J Lee，美国专利号US7867316B2,2011]描述了一种生产金属纳米粒子的方法，其中金属前体溶解于非极性溶剂中，而且包覆分子溶液也在非极性溶剂中制备。所用方法需要在将这些溶液从60℃加热至120℃并持续加热1小时，来合成小于20nm的纳米粒子。Lee和Wan[C.L.Lee和C.C.Wan,美国专利号US6572673B2,2003年]开发了一种制备金属纳米粒子的方法，包括使用反应金属盐和具有阴离子基团、硫酸基或磺酸基的还原剂。在这种方法中，在具有表面活性剂的水溶液中，
使用NaBH4作为还原剂，来实现金属纳米粒子的粒径控制合成。Yang等人[Z.Yang,H Wang,Z Xu,美国专利号US7850933B2,2010]描述了一种合成纳米粒子的方法，该方法以用水制备的金属氯化物溶液为原料，并需要在50-140℃进行加热。McCormick等人[C.L.McCormick,Andrew B.Lowe,B.S.Sumerlin,美国专利号8084558B2,2011]成功制备了巯基功能化的过渡金属纳米粒子，然后用共聚物来实现表面改性。Oh等人[S.G.Oh,S.C.Yi,S.Shin,D.W.Kim,S.H.Jeong,美国专利号6660058B1,2003]突出了在溶液中使用表面活性剂来制备银和含银合金纳米粒子，表面活性剂由于其本身的固有属性，可被吸收进入不同相之间的两个界面内。上述方法，要么需要使用有机溶剂来合成金属纳米粒子，要么使用多步工艺来合成金属纳米粒子。可以参照杂志，即Salata发表的“纳米生物技术杂志，2004，2，3”，其中写到，纳米技术的最新发展集中于开发用于合成较小的功能性纳米结构/纳米粒子的方法，由于这些结构/粒子具有与纳米尺寸/结构相关的独特功能特征，因而赋予其在诸如生物医学、化学、能源和电子等行业中更好的应用。可以参照杂志，即Li等人发表于《道尔顿汇刊》2012年第41卷，页码范围11725-11730的一篇文章，其中金属纳米粒子是通过在极性和非极性溶剂中还原金属盐而合成的。可以参照Zheng等人发表于《美国化学会会志》2006年第128卷，起始页码6550的一篇文章，其中写到，由于非极性溶剂具有在较长时间内保持还原剂活性的优势，因此在许多应用中优选使用非极性溶剂。可以参照专利号为“US7867316B2”、公开日期为2011年、专利技术人为Jun等人的美国专利，其中描述了一种生产金属纳米粒子的方法，该方法将金属前体溶解于非极性溶剂中，而且在非极性溶剂中制备包覆分子溶液。所用方法需要将这些溶液从60℃加热至120℃并持续加热1小时，来合成小于20nm的纳米粒子。可以参照专利号为“US6572673B2”、公开日期为2003年、专利技术人为Lee和Wen的美国专利，其中描述了一种制备金属纳米粒子的方法，包括使用反应金属盐和具有阴离子基团、硫酸基或磺酸基的还原剂。在这种方
法中，在具有表面活性剂的水溶液中使用NaBH4作为还原剂，以实现金属纳米粒子的粒径控制合成。可以参照专利号为“US7850933B2”、公开日期为2010年、专利技术人为Yang等人的美国专利，其中描述了一种合成纳米粒子的方法，该方法以用水制备的金属氯化物溶液为原料，并需要在50-140℃进行加热。可以参照专利号为“8084558B2”、公开日期为2011年、专利技术人为McCormick等人的美国专利，其中制备了巯基功能化的过渡金属纳米粒子，然后用共聚物实现表面改性的目的。可以参照专利号为“6660058B1”、公开日期为2003年、专利技术人为Oh等人的美国专利，其中描述了在溶液中使用表面活性剂来制备银和含银合金纳米粒子，表面活性剂由于其本身的固有属性，可被吸收进入不同相之间的两个界面内。由于应用化学还原试剂进行了金属前体的可控性还原，在使用非极性溶剂的方法中，可以得到高度单分散性纳米粒子。这就使得在大多数用于合成金属纳米粒子的方法中，最好是选择非极性溶剂。尽管这些纳米粒子的合成方法具有若干优点，但它们都需要多个反应步骤来控制纳米粒子的粒径并达到较高的稳定性。其次，考虑到成本效益和对环境的不良影响，大多数非极性溶剂的使用是不可取的。因此，期望开发一种快速且性价比高的在极性溶剂中合成金属纳米粒子的方法。然而，具体描述还原化学试剂在这些溶剂中的作用的报告和方法并不多，其中这些还原剂在水中的强还原力可以用来还原金属盐。因此，迫切需要开发在室温下合成金属纳米粒子的方法。专利技术目的本专利技术的主要目的是提供一种以水溶性金属氯化物和金属氢化物为原料一步法制备金属纳米粒子的方法。本专利技术的另一个目的是提供在极性溶剂中使用诸如LiBH4的化学还原试剂进行高度分散性金属粒子的快速合成。本专利技术的又一个目的是开发以水溶性金属氯化物和金属氢化物为原料
来制备各种粒径的金属纳米粒子(2、5、20和30nm)的方法。本专利技术的又一个目的是开发一种方法，其中，所合成出来的金属纳米粒子在性质上将会是高度的胶体性和分散性，并且在常温下具有较长时间的稳定性。本专利技术的又一个目的是开发一种方法，来测试这些金属纳米粒子在不同的物理、化学和生物环境下的稳定性，这些纳米粒子能够在3-12范围内的不同pH值条件下保持胶体性和分散性。本专利技术的又一个目的是开发一种金属纳米粒子的制备方法，这种纳米粒子在高温下(测试温度为室温[25-35℃]和约120℃)以及高压下(大气压和15lbs)应当保持其胶体性质。本专利技术的又一个目的是提供一种合成超小粒径(约2nm)纳米粒子的方法，该纳米粒子可提供较大的比表面积，从而实现不同的用途。本专利技术的又一个目的是提供一种简单的一步法合成金属粒子的方法，该方法克服了其它冗长和繁琐工艺的复杂性。附图说明图1为常温下[25℃]含有不同摩尔浓度LiBH4(0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备金属纳米粒子的方法，包括以下步骤：a)制备金属盐的水溶液；b)制备还原剂溶液；c)将步骤(b)得到的还原剂溶液与步骤(a)得到的所述溶液在25‑35℃下搅拌1‑15分钟，从而获得金属纳米粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.01 IN 3245/DEL/20131.一种制备金属纳米粒子的方法，包括以下步骤：a)制备金属盐的水溶液；b)制备还原剂溶液；c)将步骤(b)得到的还原剂溶液与步骤(a)得到的所述溶液在25-35℃下搅拌1-15分钟，从而获得金属纳米粒子。2.根据权利要求1中步骤(a)所述的方法，其中，所用金属盐选自由下列各物质组成的组：AuCl3、AgCl、HAuCl4、RuCl3、H2PtCl6、PdCl2、CuCl2和PtCl4。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂溶液用水或步骤(a)得到的金属盐溶液制备。4.根据权利要求3所述的方法，其中，用于制备水溶液的所述还原剂为LiBH4。5.根据权利要求3所述的方法，其中，用于制备步骤(a)得到的金属盐溶液的所述还原剂选自由下列各物质组成的组：LiBH4、NaBH4、柠檬酸盐、肼、MBA、硼酸胺和亚磷酸。6.根据权利要求1所述的方法，其中，由步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑柯普·维诺德·阿加瓦尔，希亚姆·孙达尔·瑞迪，马歇尔，
申请(专利权)人：科学与工业研究理事会，
类型：发明
国别省市：印度;IN