綠色路線制備金納米

1、第31卷第10期龐樹(shù)峰等：綠色路線制備金納米匿甄蜀綠色路線制備金納米化學(xué)試劑，2010，32(10)，865—868龐樹(shù)峰“一，賈亞偉“‘(北京理工大學(xué)a物理化學(xué)研究所；b理學(xué)院化學(xué)系，北京l00081)摘要：從“綠色”化學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，選擇無(wú)毒、無(wú)害的水作溶劑，環(huán)境友好、無(wú)毒的葡萄糖同時(shí)作還原劑和穩(wěn)定劑，在加熱條件下還原HAuCl制備金納米粒子。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)加入不同餐的Na0H和葡萄糖，合成出了不同尺寸、形貌的金納米粒子。當(dāng)n(Na0H)

2、：n(HAuCl。)：凡(葡萄糖)=3：l：lO時(shí)，得到了分散較好的直徑lO一20nm、長(zhǎng)度可達(dá)2斗m的多晶結(jié)構(gòu)的金納米線。根據(jù)透射電鏡、x射線衍射的測(cè)試結(jié)果對(duì)納米線的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了分析認(rèn)為。首先納米金進(jìn)行定向排列，然后由于金屬鍵的作用導(dǎo)致金納米線的生成。關(guān)鍵詞：Au納米線；葡萄糖；TEM；xRD中圖分類號(hào)：06ll文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：02583283(2010)10m865J04隨著人類對(duì)納米材料研究的深入，特別是近幾年許多一維納

3、米材料如碳納米管、半導(dǎo)體和一些金屬及合金納米線已經(jīng)合成，納米材料的應(yīng)用逐漸成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)之一。金屬納米線以它獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)以及在納米級(jí)電子線路中的應(yīng)用潛力一1，受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。其中金納米線可作為納米結(jié)構(gòu)單元間的連線而在微電子學(xué)和納米結(jié)構(gòu)器件方面具有廣闊應(yīng)用前景，同時(shí)一維金納米材料的形狀結(jié)構(gòu)還對(duì)其等離子吸收產(chǎn)生巨大影響“1。在用金納米線構(gòu)成的電路中已觀察到了電流相對(duì)于電壓的非線性關(guān)系H1，在不同長(zhǎng)徑比的金納米(線)棒

4、上觀察到了大的等離子吸收峰的移動(dòng)”1。制備一維納米材料的方法很多，如模板法、電化學(xué)法、溶膠凝膠法、電泳法、化學(xué)氣相沉積法等№4引。但目前大多都沒(méi)有考慮環(huán)保的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)采用“綠色”合成方法(化學(xué)還原法)，利用葡萄糖作還原劑，在不加額外穩(wěn)定劑的情況下，在水溶液中還原HAuCl。，通過(guò)調(diào)節(jié)NaOH、葡萄糖的用量，合成出金納米線，同時(shí)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并對(duì)納米線的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行初步探索。在以前的報(bào)道中，已經(jīng)有課題組用葡萄糖作為還原劑制備納米金，

5、但得到的都是納米金球1。而我們的實(shí)驗(yàn)中成功得到了一維納米金線，這種一維材料在納米組裝以至于器件的應(yīng)用方面有很重要的意義。1實(shí)驗(yàn)部分11主要儀器與試劑H700型透射電子顯微鏡(日本日立公司)；xRD一6000型x一射線衍射儀(日本島津公司)。所用試劑均為分析純。氯金酸(HAuCl。3H：O，比利時(shí)Acms公司)；葡萄糖(C。H，：O。)、氫氧化鈉(NaOH)、氯化鈉(NaCl)、氫氧化鉀(KOH)(北京化工廠)；實(shí)驗(yàn)用水為MilliR0P

6、lus30超純水系統(tǒng)所制備的純水。配制的氯金酸溶液的濃度為00254mol／L，氫氧化鈉、氯化鈉及氫氧化鉀溶液的濃度均為01mol／L。所用玻璃器皿均先用去污粉清洗，再用清水多次沖洗后置于烘箱內(nèi)干燥。12金納米粒子的合成用微量進(jìn)樣器量取100L00254mol／LHAucl溶液注入5mL水中(反應(yīng)器皿為35mm70mm的稱量瓶)，并按比例依次加入不同量的01mol／LNa0H、葡萄糖，使用油浴將此混合溶液加熱至微沸后，撤離熱源。將反應(yīng)完

7、畢后的溶液，在室溫下放置。收藕日期：2009Ⅲ9—18基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20603002)。作者簡(jiǎn)介：龐樹(shù)峰(1971)，女，山西陽(yáng)高人，博士，副教授。研究方向?yàn)榧{米材料的合成與性能研究。萬(wàn)方數(shù)據(jù)第32卷第lO期龐樹(shù)峰等：綠色路線制備金納米867結(jié)束加熱時(shí)，金納米粒子主要為50—200nm的球形聚集體；室溫放置2h后，可以觀察到金納米線從不同直徑的聚集體中“抽出”；放置24h后，金納米粒子呈現(xiàn)“珍珠鏈”形狀；48h后，

8、可以看到金納米線基本形成。其中，圖3e和圖3f分別表明了金納米線是由許多小的晶粒構(gòu)成的。面能量較低，當(dāng)粒子尺寸較小時(shí)，表面能的降低可超過(guò)應(yīng)力能的增長(zhǎng)，因此金納米粒子的有序化生長(zhǎng)、結(jié)晶取向，按照最低能量堆積方式進(jìn)行‘101。23機(jī)理分析實(shí)驗(yàn)中利用葡萄糖同時(shí)作還原劑和穩(wěn)定劑實(shí)照同樣的合成方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件為葡萄色最初為淺黃色，在室溫放置約2h后變?yōu)闇\粉鼉：要!警鼉尊’jn‘NaoH!h(HAucl’“5：3：1色，得到的金納米粒子類似

9、多邊形。因此可以認(rèn)笆I制竺譬納米鼉不同時(shí)后紫予紫鏡圖為，本實(shí)驗(yàn)條件下能得到金納米線，起關(guān)鍵作用的Fi窖3TEMimagesofAunanowi陽(yáng)swithdifferent一’’一’’’：，一’’’。inc。b。tion：m。und。，th。。。nditi。。。f是oH一。汪海燕的研究表明21，oH一的導(dǎo)致了22xRD分析AuoHcHo(cHoH)cH，oH為了解釋金納米微粒的變化過(guò)程，我們對(duì)金cooH(cHoH)cH，oHH’o納米線

10、進(jìn)行了xRD分析(圖4)。圖中衍射角2日在本實(shí)驗(yàn)中，葡萄糖分子上有很多極性羥基，為3818。、4439。、6458。、7755。、8172。，分別使葡萄糖在水溶液中形成團(tuán)聚，羥基上含有的富對(duì)應(yīng)于Au的(111)、(200)、(220)、(311)和電子氧原子能與正電性的Au(Ⅲ)發(fā)生絡(luò)合作(222)晶面的衍射峰。由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)可知，所制用，這些作用能夠降低Au(Ⅲ)的活動(dòng)性”，因備的Au納米為面心立方晶體結(jié)構(gòu)(PcPDF編號(hào)此，加熱反應(yīng)后

11、得到了金納米粒子的球形聚集體。為040784)。從金納米線的xRD結(jié)果來(lái)看，和金隨著OH一的加入，形成的AuOH會(huì)進(jìn)一步與葡粉末的標(biāo)準(zhǔn)2一衍射峰比較，金納米線的(111)面萄糖反應(yīng)，這樣消耗的葡萄糖增加，金納米表面的有較強(qiáng)的衍射強(qiáng)度。這說(shuō)明金納米粒子沿著包覆層變薄，同時(shí)葡萄糖發(fā)生解聚4。，還原得到(111)表面接觸而“頭碰頭”地互相結(jié)合生長(zhǎng)，形的Au(O)的活動(dòng)性增大，強(qiáng)的金屬鍵作用能夠使成較長(zhǎng)的多晶結(jié)構(gòu)的金納米線。從晶體生長(zhǎng)的角金納米