一种贵金属纳米颗粒的合成方法

本发明涉及贵金属纳米材料制备的，具体为一种贵金属纳米颗粒的合成方法。

背景技术：

1、纳米材料因其广泛的应用前景而受到广泛研究，纳米材料特有的颗粒尺寸使其具有表面效应、小尺寸效应等。金属纳米颗粒特别是金纳米颗粒(aunps)是该领域发展的前沿，aunps因其表面等离子体共振特性介导的高稳定性、低细胞毒性和高热转化率而成为目前应用最为广泛的纳米结构，aunps具有表面积与体积比大、形态多样、合成简便、生物相容性好等优势，被认为是一种有效并且高效的的载体体系。此外，在诺贝尔奖金属中，银是生物系统、生物有机体和医学领域的首选金属，银纳米颗粒(agnps)除了具有独特的表面效应、小尺寸效应、表面等离子体共振效应以及宏观量子隧道效应外，还是一种优良的抗菌剂，具有广谱抗菌、安全无污染等特点，在卫生医疗领域、纺织工业和包装材料等领域有着愈加广泛的应用。因此，如何高效、低成本地进行贵金属纳米颗粒(包括上述的金纳米颗粒和银纳米颗粒)的制备具有重要的研究意义。

2、化学还原法是制备贵金属纳米颗粒的常用方法，例如，在现有技术中，专利号为cn100450677c的“植物还原法制备银纳米颗粒和金纳米颗粒”公开了利用芳樟树叶干粉直接与贵金属盐溶液反应，制得了银纳米颗粒和金纳米颗粒，可以看出该专利虽然具有操作简单的特点，但是所制得的纳米颗粒的尺寸较大，达到了50-150nm，因而容易发生团聚的现象，影响其性能。此外，化学还原法制备贵金属纳米颗粒的反应容器一般为锥形瓶，升温过程一般为底部加热，容易出现体系受热不均匀导致纳米颗粒的形成不均一。因此，人们对贵金属颗粒的制备方法进行了优化，以达到贵金属颗粒尺寸较小、均匀且能够避免团聚现象的目的，如专利号为cn109663929b的“一种规则纳米金微粒的制备方法”通过采用两种不同的还原剂进行混合，大大提高了纳米金微粒的合成效率，并且在反应釜周围安装超声波换能器，在反应过程中对得到的纳米金微粒进行持续的超声波粉碎，有效避免了纳米金微粒的集聚，提高了纳米金微粒的制备效率。然而可以看出，该专利虽然制得了尺寸均一的规则纳米金微粒，但是反应过程中需要调节反应釜的转速，即需要对反应釜进行搅拌设计(定制特定的反应设备)，而且反应过程中还需要添加超声波换能器进行超声波粉碎，这些都显著增了制备成本。因此，进一步寻找工艺简单、成本低、可大规模合成的贵金属纳米颗粒的方法，对贵金属纳米材料的广泛应用具有重要的研究意义和实用价值。

3、为此，本发明在现有技术的基础上，创造性地设计了一种贵金属纳米颗粒的合成方法，旨在简化操作的步骤、降低设备成本、提高制备效率，从而获得粒度较小、尺寸均匀且分散性好的贵金属纳米颗粒。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种工艺简单、制备效率高、成本节约且粒度均匀、分散性好的贵金属纳米颗粒的合成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种贵金属纳米颗粒的合成方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：将贵金属盐与还原剂置于反应容器内混合，得到混合反应液；

5、步骤s2：升高步骤s1所得混合反应液体系的温度至120-125℃，体系内液体开始沸腾，保持高温沸腾反应3-5min后，得到反应前驱液；

6、步骤s3：升高步骤s2所得反应前驱液的压力至103.4-137.3kpa，进行高温高压还原反应，15-30min后停止加热，并于高压下均质3-6min，再停止加压，制得贵金属胶体；

7、步骤s4：冷却至室温，将步骤s3所得贵金属胶体过滤后制得贵金属纳米颗粒。

8、优选的，所述贵金属盐为氯金酸或硝酸银中的一种。

9、优选的，步骤s1所述贵金属盐的质量百分比浓度为0.4-0.6％，所述还原剂的质量百分比浓度为0.2-1.0％。

10、优选的，步骤s1所述贵金属盐与还原剂的物质的量之比为1：(0.8-1.1)。

11、优选的，所述还原剂为柠檬酸、酒石酸盐、苹果酸盐、甘草酸、咖啡酸或抗坏血酸中的一种或多种。

12、优选的，步骤s3所述升高步骤s2所得反应前驱液的压力包括以下步骤：

13、步骤s31：升高反应前驱液的压力，直至反应前驱液的沸腾开始消失；

14、步骤s32：维持步骤s31所述压力反应5-8min；

15、步骤s33：升高反应前驱液的压力至103.4-137.3kpa，进行充分的还原反应。

16、优选的，步骤s4所述过滤采用孔径为0.45μm的滤膜。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明创造性地采用高温高压法进行贵金属纳米颗粒的制备，反应时无需添加搅拌器、超声波换能器等设备，即本发明显著降低了制备设备的要求，无需对设备进行特殊改造及配置，这不但降低了设备成本，而且制备步骤简单、易操作，显著缩短了进程，提高了制备效率；所制得的贵金属纳米颗粒为无菌级别，无需额外通过灭菌步骤即可直接用于生物体内，进行生物医学应用。

19、本发明创造性地对制备过程中温度和压力的控制进行设计：即可通过升温沸腾促进反应物料充分的接触，进而提高粒子碰撞几率和结合效率，从而提高贵金属纳米颗粒的产率；通过高压可以缩短分子间距，强化分子间作用力，有助于溶液均化，得到分散性好、粒度均匀的贵金属纳米颗粒。此外，还原反应完成后，先停止加热、均质后再停止加压，避免了沸腾现象的出现，使得反应体系内各区域的反应速率相近、受热均匀，进一步防止了贵金属纳米颗粒的聚集沉淀，且后处理的高压环境还能够促进溶液均质，进一步促进稳定性好、粒径均一、分散性好的贵金属纳米颗粒的制备。

技术特征：

1.一种贵金属纳米颗粒的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述贵金属纳米颗粒的合成方法，其特征在于：所述贵金属盐为氯金酸或硝酸银中的一种。

3.根据权利要求2所述贵金属纳米颗粒的合成方法，其特征在于：步骤s1所述贵金属盐的质量百分比浓度为0.4-0.6％，所述还原剂的质量百分比浓度为0.2-1.0％。

4.根据权利要求2或3所述贵金属纳米颗粒的合成方法，其特征在于：步骤s1所述贵金属盐与还原剂的物质的量之比为1：(0.8-1.1)。

5.根据权利要求4所述贵金属纳米颗粒的合成方法，其特征在于：所述还原剂为柠檬酸、酒石酸盐、苹果酸盐、甘草酸、咖啡酸或抗坏血酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述贵金属纳米颗粒的合成方法，其特征在于：步骤s3所述升高步骤s2所得反应前驱液的压力包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述贵金属纳米颗粒的合成方法，其特征在于：步骤s4所述过滤采用孔径为0.45μm的滤膜。

技术总结
本发明涉及贵金属纳米材料制备的技术领域，提供了一种贵金属纳米颗粒的合成方法，首先将贵金属盐与还原剂置于反应容器内混合，得到混合反应液，升高混合反应液体系的温度，体系内液体开始沸腾，保持高温沸腾反应一段时间后，得到反应前驱液；然后升高反应前驱液的压力，进行高温高压还原反应，反应完全后停止加热，并于高压下均质一段时间，停止加压后制得贵金属胶体；冷却至室温，过滤后制得贵金属纳米颗粒。本发明提高了贵金属纳米颗粒的制备效率，降低了设备成本，且所制得的贵金属纳米颗粒粒度均匀、分散性和稳定性好，为无菌级别品质。

技术研发人员：石峰,孙少茹,徐志华,张人尹,牛之函,张童童,张敏
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19