几种形貌贵金属纳米材料的制备方法

一、棒状纳米材料的制备

 

1、化学还原的方法

种子生长的方法是化学还原方法的一种。用弱的还原剂将晶粒从贵金属的先驱中还原出来，在表面活性剂的作用下，晶粒生长成为晶种。

生长溶液中，先驱体溶液、表面活性剂、弱的还原剂（不足以将贵金属离子还原成贵金属晶粒）混合均匀，形成胶束溶液。在生长溶液中加入一定量的金纳米颗粒晶种（约3-5nm），在表面活性剂分子的作用下，生长溶液中的先驱体被还原不断地提供晶粒，晶种颗粒定向生长为一定纵横比的贵金属的纳米棒。种子生长的方法对设备的要求比较低、制备过程较简单，是目前制备贵金属纳米棒制备较为成功的方法。Jana小组用种子生长的方法制备了五重孪晶纳米棒结构，El-Sayed等小组在改进了种子生长的方法，选择CTAB和BDAC两种有机大分子作为表面活性剂形成胶束溶液，制备纵横比较大的棒状。

 

2、硬模版法

主要是用多孔氧化铝薄膜或者聚碳酸酯做模板，采用电化学沉积的方法将三价的Au离子或者一价的银离子在薄膜的孔内还原成金纳米晶，由于空间受限生长成为各向异性的棒状结构，然后在化学溶液中溶解氧化铝模板，超声分散后得到棒状的纳米结构。硬模板法的优点：通过控制电化学沉积时间、模板孔道的长度和孔道的直径可以有效控制棒的长径比。Martin小组使用多孔的氧化铝作为模板成功制备了金纳米棒。

 

3、电化学和光化学的方法

电化学的方法以贵金属单质（如金片等）作阳极，电解质溶液中含有表面活性剂四辛基溴化胺和CTAB，将电极插入到电解质溶液中，通过控制适当的温度进行电解，贵金属在阳极形成离子溶解到电解质溶液中，纳米粒子在阴极与电解质溶液界面被还原出来，形成的纳米粒子在表面活性剂形成的软模板中各向异性生长，形成棒状的纳米结构。

光化学的方法同电化学方法相似，生长溶液中不加入任何的还原剂，紫外线照射提供反应的能量，通过改变溶液中添加离子的浓度，来合成不同纵横比的贵金属纳米棒。

 

二、片状纳米材料的制备

 

采用多羟基法制备纳米片，用多羟基醇作为基液（乙二醇，1,2丙二醇等），利用表面活性剂（如聚乙烯吡咯烷酮PVP）作为诱导，在一定温度下，通过化学还原反应的方法将贵金属钠米粒子从其先驱溶液中还原出来，来制备片状纳米结构的方法。多羟基醇在反应中作为还原剂，并且在多羟基醇溶液中保证高温下产生的晶粒不能被氧化。

 

三、多面体纳米材料的制备

 

贵金属纳米多面体的制备方法有很多，这里以金二十面体的制备为例。现在圆底烧瓶中将6mL的去离子水加热至80度，将1mL 0.2M氯金酸（HAuCl₄）溶液，在搅拌中，加入到圆底烧瓶中，选择PVP/Au=30,5分钟内将PVP逐滴的加入到溶液中，加热一个小时，将混合溶液中在光学显微镜下观察可以制备二十面体的金纳米多面体。PVP在这儿除了具有稳定剂作用外，还可以对金属离子具有还原作用。与片状纳米材料制备相似，将乙二醇液相换成水相条件下，PVP/Au=30.

 

四、立方体纳米材料的制备

 

以银纳米立方体为例。在乙二醇溶液中合成银纳米立方体，6mL的乙二醇溶液，加热至160度，将0.2M 2mL的硝酸银（AgNO₃）快速加入乙二醇溶液中，在搅拌中，将4*10^-4mol的PVP溶液缓慢的滴加到乙二醇的混合溶液中，继续搅拌、加热，一个小时后颜色变为银灰色，将溶液用丙酮稀释，并且离心3000r/m来制备立方体样品。同用多羟基醇方法制备片状纳米材料的过程相似。