二氧化硅包裹钯纳米粒子(Pd/SiO2)的制备过程和表征（含图）-UDP糖丨MOF丨金属有机框架丨聚集诱导发光丨荧光标记推荐西安齐岳生物

纳米粒子是颗粒尺寸为纳米量级(1～100 nm)的**微粒,因其粒子尺寸小 ,比表面积大,表面原子数多,表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大而具有量子尺寸效应、表面宏观效应等,从而出现了不同于常规固体的新奇特性,如:光学性质、磁性质以及化学性质,使其在光电传感器、催化等领域展示了广阔的应用前景.微乳体系是制备纳米粒子的**方法之一.由于微乳体系,如W/O体系,可以使水相被不能互溶的油相隔离成纳米级的小液滴,从空间上均匀隔离了发生在微乳液滴内部或近边的化学反应,所以使用微乳体系容易制备粒径分布均一的纳米粒子.与传统的制备方法相比,微乳液法还具有实验装置相对简单操作容易、粒径分布窄.粒子的粒径可控等优点.目前利用微乳体系可以制备多种单一化合物的纳米粒子,如:金属、金属氧化物和氢氧化物、金属硫化物、金属卤化物及金属含氧酸盐等纳米粒子.

实验部分

1、Pd/ SiO2的制备过程

利用CTAB/正己醇/水微乳体系制备的二氧化硅包裹纳米钯金属粒子的标准实验过程如下:将装有10 g正己醇的100 mL的三颈瓶放在35℃的水浴中,在剧烈搅拌的条件下顺次放入8 g CTAB ,约2 g 0.028～0.47 mol/L的HPICl4溶液,形成约20 mL的均一透明的微乳液.剧烈搅拌5 min后，再分别向体系中加入用于还原 HPuCl4的还原剂NaBH ,用于生成二氧化硅的硅源TEOS和用于催化TEOS 水解生成二氧化硅的NH3 H2O.形成的黑色沉淀经离心分离洗涤后用于TEM和XRD表征.

2、样品的表征

样品的 XRD测试使用Rigaku D/ Max-C粉末衍射仪进行,辐射源为Cu ,管压40 kV ,管流40 mA. Pd/ SiO2的颗粒大小及其形貌的观测在日立H600透射电镜上进行.

结果

1、TEOS的量对制备的Pd/ Sioz形态的影响

图1给出了加入不同TEOS的量时制备的Pd/SiO2的透射电镜图.从图中可以看出硅源TEOS量的增加,导致了纳米粒子表面沉积的 SiO2壁增厚,而且粒子有从独立分散到逐渐聚集的趋势.当TEOS的量增到一定程度时,SiO2的形态从原来的球状连成了一个较大的包裹有多个Pd粒子的颗粒.由此可见,纳米粒子表面沉积的SiO2的厚度在一定范围内可以调节.

图1不同TEOS的量时制备的Pd/ SiO2的透射电镜图

2、微乳体系中正己醇的量对制备的Pd/SiO2形态的影响

图2给出了微乳体系中正己醇的量不同时制备的Pd/SiO2的透射电镜图.从图中可以看出,随着正己醇量由10 g增加到20 g ,制备的 Pd/ SiO2粒子有形成孤立分散粒子的趋势,但是当正己醇量继续增加到50 g时,Pd/ SiO2的形态发生了变化.由此可见,适中的油相正己醇是生成孤立 Pd/ SiO2粒子的重要条件.体系中油相量过大时,造成油相中TEOS的浓度过低,降低了TEOS的水解速度,从而减缓了TEOS 水解在Pd表面生成SiO2的过程,导致制备样品中的大部分Pd没有被二氧化硅层包裹而聚在一起.

图2在不同正己醇含量的微乳体系中制备的 Pd/SiO2的透射电镜图

利用由离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵/正己醇/水构成的微乳系,能够制备具有较均匀粒径分布的Pd/SiO2球状纳米粒子.通过改变微乳体系的组成可以在一定程度上调变Pd粒子的大小(5～30 nm)及 SiO2层的厚度(5～35nm). H2PdCl4浓度和微乳体系中水的量的增加,增大了Pd粒子的粒径;正硅酸乙酯的量的增加,增大了Pd/ SiO2粒子中SiO2层的厚度;而微乳体系中油相正己醇的量的增加,影响了Pd/ SiO2粒子的分散状态.