專利名稱：一種鉑納米線的制備方法
技術領域：
本發明涉及納米材料領域，特別涉及一種鉬納米線的制備方法。
背景技術：
鉬納米晶因其獨特的電子結構所表現出的催化性能在很多工業技術領域中如催化轉換器，燃料電池，石油裂化等得到廣泛應用。由于鉬價格高，資源稀少，目前人們對鉬納米晶尺寸和形貌的控制研究主要是為了在不影響鉬性能的前提下降低鉬用量，提高其性價比。鉬納米晶的一維結構和零維結構相比，表現出如下優點較高的長徑比、較少的晶格缺陷、更小的晶格間距以及很高的表面原子數。此外由于結構上的各向異性，一維鉬納米線將會顯著提高電子傳輸效率。上述這些優點使得鉬在燃料電池催化劑方面得到卓越青睞。目前一維鉬納米線的制備方法主要是模板法，如“硬模板”法使用介孔氧化硅等；“軟模板”法使用有機表面活性劑等。近幾年來，“蛋白纖維模板法”逐步得到發展。所謂蛋白纖維也稱為淀粉樣蛋白纖維，最初是和人類一些疾病如阿爾茨海默氏癥、帕金森病和傳染性海綿狀腦病淀粉樣纖維有關，指的是蛋白質病變后形成不可溶解的纖維絲狀聚合體，這些纖維絲狀通常直徑在5 15nm，長度可達微米。這類蛋白變性形成的纖維具有非常高的物理和化學穩定性，能耐多種惡劣環境條件如高溫、高壓、強酸等；除此外，蛋白纖維上有很多活性位點，能與很多無機分子相互作用，這些優點使得蛋白纖維可作為一種優良的模板來定向可控生長無機納米材料。Scheibel等(Proc Natl AcadSci, 2003, 100(8) :4527-4532)使用從酵母中提取出的Sup35p蛋白片段使其纖維化，并將其纖維分別與金和銀納米顆粒相連,得到了直徑IOOnm的金和銀納米線；Longgai zhang等(J. Am. Chem. Soc, 2012，134 (28) : 11326-11329)使用胰島素纖維為模板成功合成了超細鉬納米線。使用糜蛋白酶纖維模板法制備一維納米材料未見報道。
發明內容
本發明的目的在于提供一種合成工藝簡單、環境友好、成本低、產量高、直徑可控的鉬納米線的制備方法。本發明主要是以糜蛋白酶纖維為模板，利用其分子身獨特的活性位點，通過嚴格的物理、化學方法在其表面活性位點定向可控生長鉬納米線，可得到不同直徑的鉬納米線。本發明的制備方法如下主要包括兩步(I)糜蛋白酶的纖維化按每毫克糜蛋白酶粉末溶于O. 5 1. OmL的濃度為8 12mM、pH=2. 4 2. 6的甘氨酸-鹽酸緩沖溶液中，漩渦充分混勻，配制成糜蛋白酶溶液；然后向上述糜蛋白酶溶液中加入體積比為9 15%三氟乙醇，于2(T30°C、轉速為12(Tl50r/min下空氣搖床孵育45 50h，得到糜蛋白酶纖維懸液。(2)不同直徑鉬納米線的制備
按糜蛋白酶纖維懸液:氯鉬酸的體積比=0.9 1:0.4 I的比例將濃度為
2.5 5mM、pH=1.6^2.5的氯鉬酸加入到上述糜蛋白酶纖維懸液中，充分混勻后于1(T20°C，8(Tl00r/min下搖床孵育l(T20h，然后按每毫升上述混合液加入206 347 μ L的硼氫化鈉(NaBH4)或者二甲胺硼烷(DMAB)的比例，逐滴向上述混合液加入濃度為5 10mM的硼氫化鈉或者二甲胺硼烷，進行還原，于1(T20°C，80 lOOr/min下搖床孵育10 15h使反應完全，根據所加原料比例的不同即可得到直徑在15 34nm、長達微米的鉬納米線。本發明采用糜蛋白酶纖維為模板，所使用的糜蛋白酶，在低pH、低三氟乙醇含量下可以形成淀粉樣纖維，然后將這些纖維懸液與氯鉬酸孵育，由于糜蛋白酶纖維上氨基活性位點帶正電，而氯鉬酸在溶液中帶負電，通過靜電吸附作用，這些氯鉬酸離子將吸附到這些氨基活性位點上，并且隨著氯鉬酸量的增多，吸附的也越多，再通過加入還原劑，鉬粒子以這些活性位點為新的成核和生長點，形成直徑為15 34nm、長達微米的鉬納米線。本發明具有如下優點:1、合成工藝簡單，常溫常壓即可；環境友好；成本低廉，收率高。2、可通過調控原料比，得到不同直徑的鉬納米線，納米線的可控性和穩定性高。
圖1是本發明實施I所獲得的鉬納米線的透射電鏡圖；圖2是本發明實施2所獲得的鉬納米線的透射電鏡圖；圖3是本發明實施3所獲得的鉬納米線的透射電鏡圖。
具體實施例方式實施例1取1.0mg糜蛋白酶粉末溶于1.0mL配置好的濃度為8mM、pH=2.4的甘氨酸-鹽酸緩沖溶液中，配制成糜蛋白酶溶液，漩渦充分混勻后向其溶液中加入0.1ml三氟乙醇，于20°C、轉速為120r/min下空氣搖床孵育50h，得到糜蛋白酶纖維懸液。取180 μ L糜蛋白酶纖維懸液，向其中加入8(^1^農度為5禮、？!1=1.6的氯鉬酸，充分混勻后，置于101:、801./!^!!下搖床孵育20h,然后逐滴加入濃度為5mM的硼氫化鈉90 μ L進行還原，于10°C、80r/min下搖床孵育15h使反應完全，即得鉬納米線。如圖1所示所得的單根鉬納米線的直徑約34nm，長約540nm。實施例2取1.0mg糜蛋白酶粉末溶于0.67mL配置好的濃度為10mM、pH=2.5的甘氨酸-鹽酸緩沖溶液中，配制成糜蛋白酶溶液，漩渦充分混勻后向其溶液中加入0.09ml三氟乙醇，于25°C、轉速為135r/min下空氣搖床孵育48h，得到糜蛋白酶纖維懸液。取190 μ L糜蛋白酶纖維懸液，向其中加入100 μ L濃度為3mM、PH=2.0的氯鉬酸，充分混勻后，置于16°C、90r/min下搖床孵育12h，然后逐滴加入濃度為IOmM的硼氫化鈉60 μ L進行還原，于16°C、90r/min下搖床孵育12h使反應完全，即得鉬納米線。如圖2所示可得到大量鉬納米線，鉬納米線直徑約15nm，長達微米。實施例3取1.0mg糜蛋白 酶粉末，溶于0.5mL配置好的濃度為12mM、pH=2.6的甘氨酸-鹽酸緩沖溶液中，配制成糜蛋白酶溶液，漩渦充分混勻后向其溶液中加入0.09ml三氟乙醇，于30°C、轉速為150r/min下空氣搖床孵育45h，得到糜蛋白酶纖維懸液。取180 μ L糜蛋白酶纖維懸液，向其中加入200 μ L濃度為2.5mM、PH=2.5的氯鉬酸，充分混勻后，置于20°C、100r/min下搖床孵育10h，然后逐滴加入濃度為SmM的二甲胺硼烷80 μ L進行還原，于20°C、100r/min下搖床孵育IOh使反應完全，即得鉬納米線。如圖3所示所得鉬納米線直徑為2Inm左右，長為900nm左右。
權利要求
1.一種鉬納米線的制備方法，其特征在于: (O按每毫克糜蛋白酶粉末溶于0.5 1.0mL的濃度為8 12mM、pH=2.4 2.6的甘氨酸-鹽酸緩沖溶液中，漩渦充分混勻，配制成糜蛋白酶溶液；然后向上述糜蛋白酶溶液中加入體積比為9 15%三氟乙醇，于2(T30°C、轉速為12(Tl50r/min下空氣搖床孵育45 50h，得到糜蛋白酶纖維懸液； (2)按糜蛋白酶纖維懸液:氯鉬酸的體積比=0.9^1:0.Γ 的比例將濃度為2.5 5mM、pH=1.6^2.5的氯鉬酸加入到上述糜蛋白酶纖維懸液中，充分混勻后于1(T20° C，8(Tl00r/min下搖床孵育l(T20h，然后按每毫升上述混合液加入206 347 μ L的硼氫化鈉或者二甲胺硼烷的比例，逐滴向上述混合液加入濃度為5 10mM的硼氫化鈉或者二甲胺硼烷，進行還原，于l(T20°C，8(n00r/min下搖床孵育l(Tl5h使反應完全，根據所加原料比例的不同即可得到直徑為15 3 4nm、長達微米的鉬納米線。
全文摘要
一種鉑納米線的制備方法，其是將每毫克糜蛋白酶溶于0.5~1.0ml甘氨酸-鹽酸緩沖溶液中，充分混勻后加入體積比為9~15%三氟乙醇，于20~30℃、轉速為120~150r/min下空氣搖床孵育45~50h，得到糜蛋白酶纖維懸液；按糜蛋白酶纖維懸液氯鉑酸的體積比=0.9~1:0.4~1加入氯鉑酸，充分混勻后于10~20℃，80~100r/min下搖床孵育10~20h，再加入硼氫化鈉或者二甲胺硼烷，進行還原，于10~20℃，80~100r/min下搖床孵育10~15h使反應完全，根據所加原料比例的不同即可得到直徑15~34nm、長達微米的鉑納米線。本發明條件溫和、環保、成本低、產量高、納米線的可控性和穩定性高。
文檔編號B22F9/24GK103071809SQ20131001711
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者高發明, 鮮義芬, 李娜, 侯莉 申請人:燕山大學