一种制备氮化硼-金纳米复合物的方法
六方氮化硼(h-BN)是一种2D层状结构化合物,它具有和石墨烯相近的机械强度和热传导性质,而且还具有高温稳定性好、电容率低等优点,这使得h-BN获得了越来越多的关注。同石墨烯一样,h-BN也可以用作有效的主体模板负载其它客体材料来制备具有生物相容性的复合材料,如金纳米粒子、量子点等。纳米级的金颗粒具有较大比表面积,具有不同于块体金材料的诸多特殊性质。金纳米粒子作为一种新型催化剂在催化氧化反应中有着很高的催化活性,是催化领域的新兴催化剂。将金纳米颗粒组装在h-BN表面后合成的h-BN/GNPs复合物具有许多新的优良特性,在新型的光过滤器、化学传感器、生物传感器以及光学设备等方面具有广阔的应用前景。目前,金纳米粒子的复合物的合成需要首先通过还原剂制备金纳米粒子,然后将金纳米粒子组装在载体上。这种方法操作过程较繁琐,不利于复合物快速大量的制备。
本文要解决的技术问题是提供一种反应简便,条件温和,产品纯净的制备六方氮化硼-金纳米复合物(h-BN/GNPs)的方法。采用的技术方案如下:
( I)制备六方氮化硼纳米片:将六方氮化硼粉末分散于水溶液中,在超声辐射条件下剥离,具有多层数的六方氮化硼逐渐水解分散成薄层纳米片,剥离后所得浊液离心分离、去离子水洗涤后备用;
(2)还原氯金酸制备六方氮化硼-金纳米复合物:将制得的所述六方氮化硼纳米片分散于去离子水中形成六方氮化硼纳米片分散液,加入氯金酸溶液,在超声辐射下还原成金纳米颗粒,产物经离心分离、去离子水洗涤、干燥后即得产品。
本文所述方法的原理:六方氮化硼粉末在超声辐射下会发生水解作用生成许多羟基,因而较薄层的六方氮化硼纳米片不断从六方氮化硼粉末上剥离出,并分散到溶液中。六方氮化硼纳米片周围的羟基具有还原性,在超声“空化效应”的作用下,能够将氯金酸在六方氮化硼表面还原成金纳米粒子。
本文所述的制备六方氮化硼-金纳米复合物的方法与现有技术不同处在于:本发明不加任何还原剂,仅通过六方氮化硼周围羟基的还原性在超声辐射下直接还原氯金酸合成六方氮化硼-金纳米复合物;由于超声波会产生“空化效应”,在极短的时间内在空化泡周围的极小空间内,产生瞬间的高温(大于5000K)和高压(大于50MPa)以及超过IO9K/s 的冷却速度,能够强化传质过程,提高反应速率,这使得六方氮化硼纳米片能够更加容易将氯金酸还原成金纳米颗粒。