中空金屬納米粒子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請要求于2013年6月7日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請?zhí)?0-2013-0065446的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0002]本申請涉及一種中空金屬納米粒子。
【背景技術(shù)】
[0003]納米粒子是具有納米尺度粒徑的粒子，并且由于較大的比表面積以及電子轉(zhuǎn)移所需能量隨物質(zhì)尺寸而改變的量子限制效應(yīng)而顯示出完全不同于塊體材料的光、電和磁性質(zhì)。因此，由于這些性質(zhì)，許多關(guān)注都集中在納米粒子在催化劑、電磁學(xué)、光學(xué)和醫(yī)藥等領(lǐng)域中的適用性上。納米粒子可以被看作是塊體與分子之間的中間物，并且可以按照兩種方法，即“自上而下”法和“自下而上”法來合成。
[0004]合成金屬納米粒子的方法的實例包括在溶液中用還原劑還原金屬離子的方法、使用伽馬射線合成金屬納米粒子的方法以及電化學(xué)法等，然而在現(xiàn)有的方法中，難以合成具有均勻尺寸和形狀的納米粒子，或者由于多種原因(例如由使用有機(jī)溶劑引起的環(huán)境污染和高成本等問題)而難以經(jīng)濟(jì)地大量生產(chǎn)高質(zhì)量的納米粒子。因此，需要開發(fā)具有均勻尺寸的高質(zhì)量的納米粒子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]為了提供一種具有均勻尺寸的高質(zhì)量的中空金屬納米粒子而完成了本申請。
[0007]技術(shù)方案
[0008]本申請?zhí)峁┮环N中空金屬納米粒子，包括:中空核部分；殼部分，該殼部分包含第一金屬和第二金屬；以及空腔，該空腔在所述殼部分的一個或兩個或更多個區(qū)域中從該殼部分的外表面延伸至所述中空核。
[0009]并且，本申請的示例性實施方案提供一種包含所述中空金屬納米粒子的催化劑。
[0010]有益效果
[0011]本申請所述的中空金屬納米粒子的優(yōu)點在于，提供了具有幾個納米的均勻尺寸的中空金屬納米粒子，從而可以應(yīng)用于多種領(lǐng)域中。此外，由于本申請所述的中空金屬納米粒子包括空腔，并可以通過該空腔而將殼的內(nèi)表面積利用為接觸面積，因此當(dāng)催化劑中包含該金屬納米粒子時，具有提高催化劑效率的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]圖1示出了根據(jù)本申請的示例性實施方案的中空金屬納米粒子的實例；
[0013]圖2和圖3示出了本申請的實施例1中制備的中空金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像；
[0014]圖4和圖5示出了本申請的實施例2中制備的中空金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像；
[0015]圖6和圖7示出了本申請的實施例3中制備的中空金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像；
[0016]圖8和圖9示出了本申請的實施例4中制備的中空金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
【具體實施方式】
[0017]結(jié)合附圖參照將于下文中詳細(xì)描述的示例性實施方案，將使本申請的益處和特征以及實現(xiàn)該益處和特征的方法變得顯而易見。然而，本申請并不局限于如下公開的示例性實施方案，而是可以以多種其它形式來實施，提供所述示例性實施方案用于使本申請的公開內(nèi)容完整，以及向本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員充分說明本發(fā)明的范圍，并且本申請僅受到權(quán)利要求書所述范圍的限制。為了清楚地進(jìn)行說明，附圖中標(biāo)示的組成要素的尺寸和相對尺寸可能被放大。
[0018] 除非另行定義，本申請中使用的全部術(shù)語(包括技術(shù)和科技術(shù)語)可以以本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的含義來使用。進(jìn)一步地，除非已經(jīng)對術(shù)語進(jìn)行明確而具體的限定，否則不應(yīng)以理想化或過度的意義來解釋常用詞典中所定義的術(shù)語。
[0019]下文中，將更詳細(xì)地描述本申請。
[0020]本申請的示例性實施方案提供一種中空金屬納米粒子，包括:中空核部分；殼部分，該殼部分包含第一金屬和第二金屬；以及空腔，該空腔在所述殼部分的一個或兩個或更多個區(qū)域中從該殼部分的外表面延伸至所述中空核。在本申請的中空金屬納米粒子中，在該中空金屬納米粒子的內(nèi)部中空中可以包含表面活性劑或可以從內(nèi)部中空將其去除。圖1示出在制備本申請的中空金屬納米粒子時，作為在使用還原劑形成殼部分之前的步驟，使兩種以上的表面活性劑在內(nèi)部中空中混合的情況的實例。
[0021]根據(jù)本申請的示例性實施方案，所述中空可以包含表面活性劑。并且，根據(jù)本申請的示例性實施方案，可以從所述中空去除表面活性劑。
[0022]在本申請中，術(shù)語“中空”是指金屬納米粒子的核部分是空的。并且，術(shù)語“中空”可以用作與中空核相同的含義。術(shù)語“中空”可以包括諸如中空、孔洞和空隙的術(shù)語。
[0023]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子中可以存在50體積％至100體積％的中空核。具體而言，所述中空金屬納米粒子中可以存在70體積％以上，更具體為80體積％以上的中空核。
[0024]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空可以包括50體積％以上，具體為70體積％以上，更具體為80體積％以上不存在內(nèi)部物質(zhì)的空間。或者，所述中空也可以包括內(nèi)部有50體積％以上，具體為70體積％以上，更具體為80體積％以上為空的空間。或者，該中空可以包括內(nèi)孔隙率為50體積％以上，具體為70體積％以上，更具體為80體積％以上的空間。
[0025]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子可以具有球形的形狀。本申請所述的球形形狀并非僅指絕對的球形形狀，而且可以包括大致為球形的形狀。例如，在所述中空金屬納米粒子中，球形形狀的外表面可能并不平整，并且一個中空金屬納米粒子中的曲率半徑可能并不是固定不變的。
[0026]在本申請的示例性實施方案中，中空金屬納米粒子的粒徑可以為lnm至30nm，更具體為20nm以下，或12nm以下，或lOnm以下。或者，該金屬納米粒子的平均粒徑可以為6nm以下。所述中空金屬納米粒子的平均粒徑可以為lnm以上。當(dāng)中空金屬納米粒子的平均粒徑為30nm以下時，一大優(yōu)勢在于這樣的納米粒子可以應(yīng)用于多種領(lǐng)域中。并且，更優(yōu)選金屬納米粒子的粒徑為20nm以下。另外，當(dāng)中空金屬納米粒子的粒徑為lOnm以下時，粒子的表面積進(jìn)一步擴(kuò)大，因而具有使得該中空金屬納米粒子應(yīng)用于各種領(lǐng)域中的適用性進(jìn)一步提高的優(yōu)點。例如，當(dāng)使用以上述粒徑范圍形成的中空金屬納米粒子作為催化劑時，其效率可以得到顯著提高。
[0027]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的平均粒徑是指使用圖形軟件(MAC-View)對200個以上的中空金屬納米粒子的直徑進(jìn)行測量，并通過所得的統(tǒng)計分布測量平均粒徑而求得的值。
[0028]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的平均粒徑可以為lnm至30nm〇
[0029]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的平均粒徑可以為lnm至20nm〇
[0030]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的平均粒徑可以為lrnn至12nm〇
[0031]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的平均粒徑可以為lnm至10nm〇
[0032]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的平均粒徑可以為lnm至6nm。
[0033]在本申請的示例性實施方案中，中空金屬納米粒子中的殼部分的厚度可以為大于Onm且為5nm以下，更具體為大于Onm且為3nm以下。
[0034]例如，當(dāng)中空金屬納米粒子包括中空時，其平均粒徑為30nm，其殼部分的厚度可以為大于Onm且在5nm以下，更具體而言，所述中空金屬納米粒子的平均粒徑為20nm以下或lOnm以下，而其殼部分的厚度可以為大于Onm且在3nm以下。根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的中空的粒徑可以為lnm至10nm，具體為lnm至4nm。并且，每個殼的厚度可以為〇.2nm至5nm，具體為0.25nm至3nm。所述殼部分可以是通過混合第一金屬和第二金屬而形成的一個殼，也可以是包括通過改變第一金屬和第二金屬各自混合比例而分別形成的第一殼和第二殼的多個殼。或者，該殼部分還可以是包括僅包含第一金屬的第一殼和僅包含第二金屬的第二殼的多個殼。
[0035]根據(jù)本申請的示例性實施方案，在制備中空金屬納米粒子時，可以制備一個或多個中空金屬納米粒子。在這種情況下，根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子的粒徑可以在該中空金屬納米粒子平均粒徑的80%至120%的范圍內(nèi)。具體而言，所述中空金屬納米粒子的粒徑可以在該中空金屬納米粒子平均粒徑的90%至110%的范圍內(nèi)。當(dāng)平均粒徑超出上述范圍時，中空金屬納米粒子的尺寸變得整體不均勻，因此可能難以確保中空金屬納米粒子所需的特有的物理性質(zhì)數(shù)值。例如，當(dāng)將超出中空金屬納米粒子平均粒徑的80%至120%范圍的中空金屬納米粒子用作催化劑時，效率提高的效果會變得略有不足。因此，當(dāng)平均粒徑在本申請說明書所述中空金屬納米粒子的平均粒徑的80%至120%的范圍內(nèi)時，可以形成尺寸均勻的納米粒子而表現(xiàn)出作為納米粒子的優(yōu)異物理性質(zhì)。
[0036]當(dāng)制備兩個以上的根據(jù)本申請的中空金屬納米粒子時，根據(jù)本申請說明書所述的包括在殼部分的一個或兩個或更多個區(qū)域中從該殼部分的外表面延伸至中空核的空腔的中空金屬納米粒子的含量可以為全部納米粒子的50%至100%。具體而言，包括從殼部分的外表面至中空核部分連續(xù)的空腔的中空金屬納米粒子的含量可以為全部納米粒子的70%至 100%。
[0037]根據(jù)本申請的示例性實施方案，中空金屬納米粒子可以包括一個空腔。
[0038]根據(jù)本申請的示例性實施方案，殼部分可以由單一層形成。在這種情況下，由單一層形成的殼部分可以包含第一金屬和第二金屬兩者。
[0039]根據(jù)本申請的示例性實施方案，當(dāng)殼部分由單一層形成時，該殼部分可以以第一金屬和第二金屬混合的形式存在。此外，當(dāng)殼部分由單一層形成時，第一金屬和第二金屬可以均勻或非均勻地混合。
[0040]根據(jù)本申請的示例性實施方案，殼部分可以由兩個以上的層形成。具體而言，根據(jù)本申請的示例性實施方案，當(dāng)殼部分由兩個以上的層形成時，該殼部分可以包括:包含第一金屬的第一殼；以及包含第二金屬的第二殼。
[0041]根據(jù)本申請的不例性實施方案，第一殼包含第一金屬，并且可以不包含第二金屬。此外，第二殼包含第二金屬，并且可以不包含第一金屬。
[0042]另外，根據(jù)本申請的示例性實施方案，第一殼可以具有與第二金屬相比更高的第一金屬含量。并且，第二殼可以具有與第一金屬相比更高的第二金屬含量。
[0043]根據(jù)本申請的示例性實施方案，第一殼可以以包圍中空的形式來形成，第二殼可以以包圍第一殼的形式來形成。
[0044]根據(jù)本申請的不例性實施方案，殼部分可以包括:第一金屬含量高于第二金屬含量的第一殼；以及第二金屬含量高于第一金屬含量的第二殼。
[0045]具體而言，根據(jù)本申請的示例性實施方案，第一殼中的第一金屬的含量可以在接近中空中心的區(qū)域中最高，并且第一金屬的含量可以隨著第一殼變得遠(yuǎn)離中空中心而逐漸下降。此