专利名称：一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米复合材料及其制备方法，更具体地，本发明涉及一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料及其制备方法。
背景技术：
由于在一些领域例如生物分离、生物传感、催化中，同一种材料需要发挥多种功能，单一组分的纳米材料很难满足这种需求，通过制备多组分的纳米材料来得到多功能材料已引起科学家们的广泛兴趣(Colloidal Hybrid Nanostructures A New Typeof Functional Materials, Costi Ronny, Saunders Aaron E. , Banin Uri, ANGEffANDTECHEMIE-INTERNATIONAL EDITION,2010 4878-4897 ；Self-directed Self-assembly ofNanoparticle/Copolymer Mixtures, Lin Y, Boker A, He JB, NATURE, 2005, 55-59.)。考虑到有机小分子种类多，功能基团丰富，一维有机纳米结构的便宜制备、柔韧性、优异的光电性、导电性等性质，集无机纳米材料特殊的光、电、磁、催化等性能于一体，在光学、催化、能量存储与转化、微纳电子器件、生物医学、生物传感等领域都有巨大的潜在应用。因此，开发新的一维有机纳米材料/金属纳米复合材料具有重要的意义。—维无机纳米结构金属纳米颗粒复合结构已经得到普遍研究(Poly(vinylpyrrolidone)-Modified Graphite Carbon Nanofibers as Promising Supports forPtRu Catalystsin Direct Methanol Fuel Cells, Hsin Yu Lin；Hwang Kuo Chu ；Yeh Chuin-Tih， JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY,2007,9999-10010 ；Observing Catalysis through the Agency of the Participating Electrons Surface-Chemistry-Induced Current ChangesinaTin Oxide Nanowire Decorated withSilver, Chen X. H. ；Moskovits M.，NANO LETTERS，2007，807-812.)，现在关于一维有机纳米结构/金属纳米颗粒复合结构的报道仍且为数尚少。并且，一般用硼氢化钠等强还原剂还原金属离子制备复合结构时，通常要化学处理衬底或加入表面活性剂，以提高金属颗粒的分散性。本发明正是基于这一研究背景，提出一种简单制备有机纳米线/金属纳米颗粒的复合结构。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题在于提供一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料。本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料的制备方法。利用四氢呋喃/N，N_ 二甲基甲酰胺混合溶剂与席夫碱或金属酞菁化合物配置好的溶液，通过溶剂挥发法诱导一维有机纳米线的生长；再向一维有机纳米线与金属盐溶液的悬浊体系中加入还原剂硼氢化钠，从而得到一维复合纳米结构。通过改变金、属盐溶液的浓度，可以实现不同金属纳米颗粒沉积量的一维复合纳米结构。为解决上述第一个技术问题，本发明一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料，其中有机纳米线为席夫碱或金属酞菁化合物；吸附于有机纳米线上的金属纳米颗粒大小为20_50nm，金属颗粒之间的间距为IO-IOOnm0进一步地，所述席夫碱为双水杨醛邻苯二胺合锌(II);所述金属酞菁化合物为酞菁锌、酞菁铜；所述金属为银、金或钼；所述有机纳米线长度为IOOiim以上，直径为100_200nmo 为解决上述第二个技术问题，本发明一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤I)制备有机纳米线将四氢呋喃/N，N- 二甲基甲酰胺混合溶剂与席夫碱或金属酞菁化合物配置成溶液，使溶剂挥发，得到有机纳米线；高沸点N，N-二甲基甲酰胺的加入，降低溶剂挥发的速度，利于纳米线径向方向充分生长，从而得到较大长径比的有机纳米线；2)金属离子吸附将已制备好的有机纳米线分散在浓度为0. 5 10mmol/L的金属盐溶液中。金属盐的浓度越大，得到的金属沉积量越多，金属粒子的间距越小。搅拌，搅拌时间大于或等于I天，得到有机纳米线/金属盐悬浊液；所述有机纳米线与金属盐的质量比为2 I 10;为了确保金属粒子能够均匀分散吸附在有机纳米表面，保证搅拌有机纳米线/金属盐悬浊液的时间足够长；3) 一维复合纳米材料制备将硼氢化合物溶液与步骤2)中的有机纳米线/金属盐悬浊液混合；所述硼氢化合物与所述悬浊液中金属盐的摩尔比为I : 200 600，混合时间大于或等于0.5天，得到有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料。为了得到合适尺寸、间距的银纳米颗粒沉积层，力口入还原剂后，保证金属颗粒足够的成核生长时间。进一步地，步骤I)中所述四氢呋喃/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂中四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺(THF DMF)的体积比为2 3，此比例的选择能使制备的纳米线的长径比较大，能更好的实现本发明的技术效果。进一步地，步骤I)中所述席夫碱为双水杨醛邻苯二胺合锌(II);所述金属酞菁化合物为酞菁锌、酞菁铜；所述溶液的浓度为15 30mg/L。进一步地，步骤2)中所述的金属盐溶液为硝酸银、氯金酸、氯钼酸。进一步地，步骤2)中所述搅拌为磁力搅拌，搅拌时间为2天。进一步地，步骤2)中所得到的有机纳米线长度为IOOiim以上，直径为100_200nm。制备的有机纳米线的长径比越大，形成复合材料的能力越强。进一步地，步骤3)中硼氢化合物为硼氢化钠或硼氢化钾；所述硼氢化合物的浓度为 0. I lmol/L。进一步地，步骤3)中得到的有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料中，有机纳米线表面沉积的金属颗粒大小20-50nm,金属颗粒之间的间距为10_100nm。本发明的有益效果
I.本发明通过简单易行的溶剂挥发法得到较大长径比的有机纳米线。2.本发明通过简单的还原剂法，在常温下即可得到纳米线表面均匀分布银颗粒的复合结构，方便快捷。3.本发明实现了纳米尺度上的复合，在不需要预先进行化学处理和添加表面活性剂的情况下，使银颗粒能达到均匀的分散，而不形成团聚结构以致颗粒形貌发生变化。
图I.实施例I双水杨醛邻苯二胺合锌(II)纳米线的扫描电镜(SEM)照片。图2.实施例2双水杨醛邻苯二胺合锌(II)纳米线/银纳米颗粒复合纳米结构的 扫描电镜(SEM)照片。图3.实施例3双水杨醛邻苯二胺合锌(II)纳米线/银纳米颗粒复合纳米结构的扫描电镜(SEM)照片。图4.实施例4双水杨醛邻苯二胺合锌(II)纳米线/银纳米颗粒复合纳米结构的扫描电镜(SEM)照片。图5.实施例5酞菁锌纳米线/银纳米颗粒复合纳米结构的扫描电镜(SEM)照片。图6.实施例6酞菁铜纳米线/银纳米颗粒复合纳米结构的扫描电镜(SEM)照片。图7.银粒子分散的对比图。
具体实施例方式实验中所用的有机溶剂均从北京化学试剂公司购买，使用前未作进一步处理。实施例I :制备有机纳米线本实施例所使用的有机物为双水杨醒邻苯二胺合锌(II) (Zn(salophen)),合成方法参考(A. L. Singer, D. A. Atwood, Inorganica Chimica Acta 1990, 277,157 162),其结
构如式⑴所示
权利要求
1.一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料，其特征在于，其中有机纳米线为席夫碱或金属酞菁化合物； 吸附于有机纳米线上的金属纳米颗粒大小为20-50nm，金属颗粒之间的间距为IO-IOOnm0
2.根据权利要求I所述的复合纳米材料，其特征在于，所述席夫碱为双水杨醛邻苯二胺合锌(II);所述金属酞菁化合物为酞菁锌、酞菁铜；所述金属为银、金或钼；所述有机纳米线长度为IOOiim以上，直径为100-200nm。
3.—种如权利要求I所述的有机纳米线/银纳米颗粒复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 1)制备有机纳米线 将四氢呋喃/N，N- 二甲基甲酰胺混合溶剂与席夫碱或金属酞菁化合物配置成溶液，使溶剂挥发，得到有机纳米线； 2)金属离子吸附 将步骤I)中制备好的有机纳米线分散在浓度为0. 5 lOmmol/L的金属盐溶液中，搅拌，搅拌时间大于或等于I天，得到有机纳米线/金属盐悬浊液；所述有机纳米线与金属盐的质量比为2 I 10; 3)一维复合纳米材料制备 将硼氢化合物溶液与步骤2)中的有机纳米线/金属盐悬浊液混合；所述硼氢化合物与所述悬浊液中金属盐的摩尔比为I : 200 600，混合时间大于或等于0.5天，得到有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤I)中所述四氢呋喃/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂中四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺(THF DMF)的体积比为2 3。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤I)中所述席夫碱为双水杨醛邻苯二胺合锌(II);所述金属酞菁化合物为酞菁锌、酞菁铜；所述溶液的浓度为15 30mg/L。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述的金属盐溶液为硝酸银、氯金酸或氯钼酸。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述搅拌为磁力搅拌，搅拌时间为2天。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中所得到的有机纳米线长度为IOOum 以上，直径为 100-200nm。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)中硼氢化合物为硼氢化钠或硼氢化钾；所述硼氢化合物的浓度为0. I lmol/L。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)中得到的有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料中，有机纳米线表面沉积的金属颗粒大小20-50nm,金属颗粒之间的间距为 10-100nm。
全文摘要
本发明公开了一种有机纳米线/金属纳米颗粒复合纳米材料及其制备方法。本发明利用四氢呋喃/N，N-二甲基甲酰胺混合溶剂与席夫碱或金属酞菁化合物配置好的溶液，通过溶剂挥发法诱寻一维有机纳米线的生长；再向一维有机纳米线与金属盐溶液的悬浊体系中加入还原剂硼氢化合物，从而得到一维复合纳米结构。同时，通过改变金属盐溶液的浓度，可以实现不同金属纳米颗粒沉积量的一维复合纳米结构。本方法简单易行，实现了对单纯有机纳米结构的高层次组装，使之生成较为复杂的复合结构。
文档编号B22F9/24GK102642809SQ201210129068
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者张晓宏, 欧雪梅, 王辉, 陈颖芝 申请人:中国科学院理化技术研究所