专利名称：纳米金/介孔二氧化硅复合体及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米复合材料及制法，尤其是纳米金/介孔二氧化硅复合体及制备方法。
背景技术：
介孔复合材料具有许多新的优良特性。在光学尤其是可调光学特性方面，它可以为新型的光过滤器、化学传感器、生物传感器及光学设备所利用。其光学特性的可调范围越大，应用也将越广泛。目前，人们为了获得相应的介孔复合材料，通常是先制得介孔载体，如介孔二氧化硅固体，再将相应的纳米材料与载体相融合。例如对Au/SiO2介孔复合体来说，其融合的方法有浸泡加紫外线辐射还原法或浸泡加氢气还原法；它是将介孔二氧化硅固体在四氯金酸溶液中浸泡后取出放于紫外灯下辐射，或把介孔二氧化硅固体在四氯金酸溶液中浸泡后取出于氢气氛下高温退火还原而得到复合介孔材料。但是，这种复合介孔材料的光学特性不可调，且其制备方法也有着成本高的不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种实现光吸收峰在大范围波段内可调、制备简便的纳米金/介孔二氧化硅复合体及制备方法。
纳米金/介孔二氧化硅复合体包括介孔二氧化硅固体的比表面积为400～800m2/g、孔隙率为40～90％、孔径为2～20nm，特别是该复合体是由介孔二氧化硅固体和分布在该固体表层的金聚集体构成，其中，金聚集体的大小为10～100nm。
作为复合体的进一步改进，所述的介孔二氧化硅固体为片状，其厚度为0.5～6mm。
纳米金/介孔二氧化硅复合体的制备方法包括用溶胶-凝胶法制得介孔二氧化硅固体，特别是将上述固体置于浓度比为0.1～5比100～300比0.01～5毫摩尔的四氯金酸、异丙醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，之后将装有该混合溶液的容器置于超声器中超声0.5～5小时，然后再将取出的固体用水清洗后制得纳米金/介孔二氧化硅复合体。
作为制备方法的进一步改进，所述的超声器的输出频率为20～60KHz，功率为40～400W；所述的水为去离子水或蒸馏水；所述的将制得的纳米金/介孔二氧化硅复合体于200～900℃下退火3～12小时；所述的退火为步径式升温，其步径为50～200℃，每个温度点保温0.5～1.5小时；所述的介孔二氧化硅固体为片状，其厚度为0.5～6mm。
相对于现有技术的有益效果是，其一，将制得的复合体置于电子显微镜下观测，可知金是以聚集体的形式分布在介孔二氧化硅固体的表层，金聚集体的大小在10～100nm之间；其二，对复合体用分光光度计进行检测，由其光谱图可知，当超声频率于20～60KHz、功率在40～400W间调整时，其表面等离子体共振吸收峰值在580～1100nm可调，在此基础上，如再对其在200～900℃间进行退火，则其表面等离子体共振吸收峰值还可在550～1100nm可调，且其响应灵敏度高，即光吸收的强度大、信号强，其说明了复合体实现了在大范围波段内光学特性的可调；其三，在制备的过程中，所用的四氯金酸溶液的浓度极低，用料很少，即成本很低，无污染，且生产周期短，整个制备过程只需0.5～17小时，还没有辐射污染和不需任何还原性气氛，如氢气，故工艺简单。
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
图1是对复合体用JEOL 2010型电子显微镜观测后摄得的照片，其中的内插图为电子衍射图，由照片可看出，制备出来的金是以金聚集体的形式存在的，且还可看出形状和大小；图2是对复合体用Cary 5E UV～VisNir型分光光度计进行测量所得的光谱图，其中，纵坐标为吸光度，横坐标为波长，图中的曲线1～4为于不同的超声频率和功率下制得的复合体的光谱吸收曲线；图3是对图2中的曲线3所表示的复合体进行退火后所得的复合体用Cary 5EUV～VisNir型分光光度计进行测量所得的光谱图，其中，纵坐标为吸光度，横坐标为波长，图中的曲线3、5～9分别代表着未退火和200℃、400℃、600℃、800℃、900℃退火后的光谱吸收曲线。
具体实施例方式
首先用溶胶-凝胶法制得比表面积为400～800m2/g、孔隙率为40～90％、孔径为2～20nm的片状介孔二氧化硅固体，其厚度为0.5～6mm。
实施例1先将制得的片状介孔二氧化硅固体置于浓度比为0.1比500比5毫摩尔的四氯金酸、异丙醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，再将装有该混合溶液的容器置于超声器中超声0.5小时，其中超声器的输出频率为20KHz，功率为40W，然后将取出的固体用去离子水清洗后，制得如图2中的曲线1所示的纳米金/介孔二氧化硅复合体。
实施例2将制得的片状介孔二氧化硅固体置于浓度比为2比350比3毫摩尔的四氯金酸、异丙醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，再将装有该混合溶液的容器置于超声器中超声1.5小时，其中超声器的输出频率为50KHz，功率为100W，然后将取出的固体用蒸馏水清洗后，制得如图2中的曲线2所示的纳米金/介孔二氧化硅复合体。
实施例3将制得的片状介孔二氧化硅固体置于浓度比为1比200比0.04毫摩尔的四氯金酸、异丙醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，再将装有该混合溶液的容器置于超声器中超声2小时，其中超声器的输出频率为40KHz，功率为72W，然后将取出的固体用去离子水清洗后，制得如图1及图2中的曲线3所示的纳米金/介孔二氧化硅复合体。
实施例4将制得的片状介孔二氧化硅固体置于浓度比为5比50比0.01毫摩尔的四氯金酸、异丙醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，再将装有该混合溶液的容器置于超声器中超声5小时，其中超声器的输出频率为60KHz，功率为400W，然后将取出的固体用去离子水清洗后，制得如图2中的曲线4所示的纳米金/介孔二氧化硅复合体。
也可再对用上述方法制得的复合体进行退火，以对其进行进一步的光学特性调整。如对实施例3制得的复合体进行退火，当退火点分别选200℃、400℃、600℃、800℃、900℃时，每个温度点保温0.5或0.7或1或1.3或1.5小时(步径可选为50℃、130℃、150℃、170℃、200℃)，退火后的光谱吸收曲线如图3中的曲线5、6、7、8、9所示。
权利要求
1.一种纳米金/介孔二氧化硅复合体，包括介孔二氧化硅固体的比表面积为400～800m2/g、孔隙率为40～90％、孔径为2～20nm，其特征是该复合体是由介孔二氧化硅固体和分布在该固体表层的金聚集体构成，其中，金聚集体的大小为10～100nm。
2.根据权利要求1所述的复合体，其中介孔二氧化硅固体为片状，其厚度为0.5～6mm。
3.根据权利要求1所述的复合体的制备方法，包括用溶胶-凝胶法制得介孔二氧化硅固体，其特征是将上述固体置于浓度比为0.1～5比100～300比0.01～5毫摩尔的四氯金酸、异丙醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，之后将装有该混合溶液的容器置于超声器中超声0.5～5小时，然后再将取出的固体用水清洗后制得纳米金/介孔二氧化硅复合体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中超声器的输出频率为20～60KHz，功率为40～400W。
5.根据权利要求3所述的方法，其中水为去离子水或蒸馏水。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，将制得的纳米金/介孔二氧化硅复合体于200～900℃下退火3～12小时。
7.根据权利要求6所述的方法，其中退火为步径式升温，其步径为50～200℃，每个温度点保温0.5～1.5小时。
8.根据权利要求3所述的方法，其中介孔二氧化硅固体为片状，其厚度为0.5～6mm。
全文摘要
本发明公开了一种纳米金/介孔二氧化硅复合体及制备方法。它包括介孔二氧化硅固体的比表面积为400～800m
文档编号C09C1/18GK1530402SQ0311297
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月11日 优先权日2003年3月11日
发明者傅干华, 蔡伟平, 阚彩侠, 李村成, 张立德 申请人:中国科学院固体物理研究所