一种快速且大批量制备金银合金纳米管的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种快速且大批量制备金银合金纳米管 的方法。
【背景技术】
[0002] 自从2000年金纳米管被日本东京工业大学的科研小组合成以来，金属纳米管由 于除了具有纳米材料的一般性质，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面与界面效应和宏观量 子隧道效应等之外，还具有特殊的管状结构和直接电子传递能力。这些性质使其在光学、电 学、电磁学、超导以及高的催化活性等方面显示出特殊的性能，一直受到广泛的关注，已经 成为现今的前沿性课题。但是，由于金纳米管尺寸过于微小而且不易制备，从而阻碍其了在 各个领域的应用。
[0003] 早期，实验室制备金属纳米管的方法有化学沉积法和电化学沉积法。化学沉积法 尽管能够很好地制备金属纳米管，但是步骤繁多，较为耗时。制备的一般原理是首先将模板 功能化，再利用氧化还原反应使金属原子在管壁上沉积、生长，随着沉积时间的延长，其形 貌可以实现空心管到实心管的变化，沉积较短时间才可得到管状结构。而电化学沉积法尽 管步骤简单、省时，但设计方案上较为苛刻，不易实现。
[0004] 当然，目前实验室已有通过加热反应银纳米线的方法制备金属纳米管，但是采用 的加热方法不能使反应稳定顺利地进行，由于加热时间过长，总导致银纳米线团聚，从而无 法获得金属纳米管；此外，这种方法重复率低，因为要避免团聚而不能大规模化地制备纳米 管。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种快速且大批量制备金银合金纳米管 的方法，通过利用微波加热、置换银纳米线等步骤极大地缩短反应时间，避免了因为纳米线 的团聚无法合成出金银合金纳米管或重复率较低等问题，能够快速且大量制备出优良的金 银纳米管。
[0006] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007] -种快速且大批量制备金银合金纳米管，所述金银合金纳米管的管壁厚度为4nm， 外径尺寸为80nm-250nm，金银的含量比例为1:1-4。
[0008] -种快速且大批量制备金银合金纳米管的方法，包括如下步骤：
[0009] (1)银纳米线的制备：将固体氯化钠和聚乙烯吡咯烷酮PVP溶解于乙二醇溶液中， 不断搅拌加热至170-175°c，反应10-15min得混合液；向混合液中滴加硝酸银乙二醇溶液， 滴加完毕后继续在170_175°C下加热30min，冷却至室温，即可得银纳米线溶液；
[0010] (2)金银合金纳米管的制备：将步骤（1)中所述银纳米线溶液和去离子水一起加 入容器中，在微波反应器中加热至沸腾后取出，立即向其中加入氯金酸溶液，摇晃至均匀， 再次放入微波反应器中反应l-2min，取出，冷却至室温，离心分离后即得金银合金纳米管。
[0011] 优选的，步骤（1)中所述氯化钠、聚乙烯吡咯烷酮PVP和乙二醇溶液的固液比为 0. 007-lmg：198mg： 10ml〇
[0012] 优选的，步骤（1)中所述硝酸银乙二醇溶液的浓度为0. 12mol/L，所述硝酸银乙二 醇溶液和乙二醇溶液的体积比为1:2。
[0013] 优选的，步骤（1)中所述硝酸银乙二醇溶液的滴加速度为4-6ml/h。
[0014] 优选的，步骤（2)中所述银纳米线溶液的浓度为2mmol/L，所述银纳米线溶液和去 离子水的体积比为〇. 025-5:1。
[0015] 优选的，步骤（2)中所述氯金酸溶液的浓度为lmmol/L，所述氯金酸溶液和银纳米 线溶液的体积比为1:0. 75-2。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 本发明所述的快速且大批量制备金银合金纳米管的方法，通过将制备出的银纳米 线和氯金酸溶液在微波反应器中加热反应，能够快速得到金银合金纳米管；当银纳米线溶 液和氯金酸溶液的浓度同时扩大几十倍时，可得到大批量的性能优良的合金纳米管。通过 控制银纳米线和氯金酸的比例，可实现对纳米管的金银比例的可控调节。本发明所制备的 合金纳米管分散性好，性能优良。本发明所述方法具有操作简便、快速、反应时间短、消耗能 源少、产率高且重复性好等优点。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例1所得金银合金纳米管的扫描电镜图。
[0019]图2为本发明实施例1所得金银合金纳米管的透射电镜图。
[0020] 图3为本发明实施例1所得金银合金纳米管的元素分析谱图。
[0021] 图4为本发明实施例2所得金银合金纳米管的透射电镜图。
[0022] 图5为本发明实施例2所得金银合金纳米管的元素分析谱图。
[0023]图6为本发明实施例3所得金银合金纳米管的透射电镜图。
[0024]图7为本发明实施例3所得金银合金纳米管的元素分析谱图。
[0025]图8为本发明实施例4所得金银合金纳米管的透射电镜图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0027] 实施例1
[0028] 银纳米线的制备：将0. 007mg固体氯化钠和198mg聚乙烯吡咯烷酮PVP溶解于 IOml乙二醇溶液中，在磁力搅拌下加热至170-175°C，反应IOmin后，以4ml/h的速度向 其中滴加5ml的浓度为0. 12mol/L的硝酸银乙二醇溶液，待溶液滴加完毕后，继续保持在 170-175°C温度下加热30min后，待冷却至室温即可得银纳米线溶液。
[0029] 金银合金纳米管的制备：配制浓度为2mmol/L的银纳米线溶液，取0. 75ml的银纳 米线溶液和50ml的去离子水一起加入容器中，将容器放置于微波反应器中加热至沸腾，取 出后立即加入已配置好的浓度为lmmol/L的氯金酸溶液lml，摇晃至均匀，再次将容器放置 微波反应器中反应l-2min，最后取出冷却至室温，经离心分离后即可得所述金银合金纳米 管，其产率可达90%。
[0030] 从图1中断裂的横截面可以看出，纳米线已经被制备成金银合金纳米管，证明了 此实验方法的可行性。
[0031] 从图2可以看出，所述金银合金纳米管分散性好、管壁厚度均匀，经过称量得到合 金纳米管〇. 4mg，管壁厚度为4nm，外径为80nm。
[0032] 从图3中可以得到如下原子百分比：
[0033]
[0034] 由此可以得出金银合金纳米管中金银的含量比为1:1. 5。
[0035] 实施例2
[0036] 银纳米线的制备：将Img固体氯化钠和198mg聚乙稀吡略烧酮PVP溶解于IOml乙 二醇溶液中，在磁力搅拌下加热至170_175°C，反应IOmin后，以5ml/h的速度向其中滴加 5ml的浓度为0. 12mol/L的硝酸银乙二醇溶液，待溶液滴加完毕后，继续保持在170-175°C 温度下加热30min后，待冷却至室温即可得银纳米线溶液。
[0037] 金银合金纳米管的制备：配制浓