制造金屬納米粒子的方法
【技術領域】
[0001]本說明書要求2013年6月7日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2013-0065441的優先權及權益，其全部內容經此引用并入本文。
[0002]本說明書涉及制造金屬納米粒子的方法。
【背景技術】
[0003]納米粒子是具有納米級粒度的粒子，并由于大的比表面積和其中電子轉移所需的能量根據材料的尺寸改變的量子限制效應而表現出截然不同于大塊材料的光、電和磁性質。因此，由于此類性質，它們在催化、電磁、光學、醫療等等領域的適用性吸引了大量關注。納米粒子可以視為塊體與分子之間的中間體，并可以按照兩種方法合成，即“自上而下”方法和“自下而上”方法。
[0004]合成金屬納米粒子的方法的實例包括通過使用還原劑在溶液中還原金屬離子的方法、使用γ射線合成金屬納米粒子的方法、電化學方法等等，但是在現有方法中，難以合成具有均勻尺寸和形狀的納米粒子，或者出于各種原因如使用有機溶劑造成的環境污染問題、高成本等等難以經濟地大批量生產高品質納米粒子。
[0005]同時，在相關技術中為了制備金屬納米粒子，已經通過以下方法來制備金屬納米粒子:合成具有低還原電位的粒子，如Ag、Cu、Co和Ni，通過電位差取代法用具有比該粒子更高的還原電位的金屬(例如Pt、Pd或Au)取代該粒子(如Ag、Cu、Co和Ni)的表面，并在表面取代后通過酸處理熔融留在粒子內部的Ag、Cu、Co和Ni等。在這種情況下，在該方法中存在以下問題:需要用酸進行后處理，并且由于電位差取代法是一種自然的反應，控制后處理的因素很少，因此難以制備均勻的粒子。因此，需要容易地制備均勻的金屬納米粒子的方法。
【發明內容】
[0006]技術問題
[0007]本說明書已經試圖提供一種制造金屬納米粒子的方法，該方法不產生環境污染，并能夠以低成本容易地實施大規模生產。
[0008]此外，本說明書已經試圖提供一種制造金屬納米粒子的方法，該金屬納米粒子因尚比表面積而具有提尚的活性。
[0009]要通過本說明書解決的本說明書的問題不限于前述的技術問題，本領域普通技術人員由以下說明可以清楚地理解其它并未提及的技術問題。
[0010]技術方案
[0011]本說明書的一個示例性實施方案提供了制造金屬納米粒子的方法，該方法包括:形成溶液，該溶液包含:溶劑；在該溶劑中提供第一金屬離子或包含該第一金屬離子的原子團離子的第一金屬鹽；在該溶劑中提供第二金屬離子或包含該第二金屬離子的原子團離子的第二金屬鹽；在該溶劑中形成膠束的第一表面活性劑；和在該溶劑中與第一表面活性劑一起形成膠束的第二表面活性劑；并通過向該溶液中添加還原劑來形成金屬納米粒子。
[0012]本說明書的一個示例性實施方案提供了通過該制備方法制備的金屬納米粒子。
[0013]有益效果
[0014]本說明書的制造金屬納米粒子的方法的有利之處在于:可以大規模生產具有幾納米的均勻尺寸的金屬納米粒子，具有降低成本的效果，并且在該制備方法中不產生環境污染。此外，根據本說明書的制造金屬納米粒子的方法，可以制備因大比表面積而具有提高的活性的金屬納米粒子。
[0015]此外，根據本說明書的制備方法制備的金屬納米粒子，殼的內部表面積可以用作接觸面積，由此，具有以下優點:當該金屬納米粒子包含在催化劑中時，提高了該催化劑的效率。
【附圖說明】
[0016]圖1至5顯示了本說明書的示例性實施方案的膠束的實例。
[0017]圖6和7顯示了本說明書的一個示例性實施方案的實例，其中形成金屬納米粒子的殼部分的金屬離子或包含該金屬離子的原子團離子位于膠束中。
[0018]圖8顯示了根據實施例1制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0019]圖9顯示了根據實施例2制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0020]圖10顯示了根據實施例3制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0021]圖11顯示了根據實施例4制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0022]圖12顯示了根據實施例5制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0023]圖13顯示了根據實施例6制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0024]圖14和15顯示了根據實施例7制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0025]圖16顯示了根據實施例8制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0026]圖17顯示了根據實施例9制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0027]圖18顯示了根據實施例10制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0028]圖19和20顯示了根據實施例11制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
[0029]圖21和22顯示了根據實施例12制備的金屬納米粒子的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。
【具體實施方式】
[0030]與附圖一起參照將在下文中詳細描述的示例性實施方案，本申請的益處和特征以及實現該益處和特征的方法將變得顯而易見。但是，本申請不限于下文中公開的示例性實施方案，而是可以以各種其它方式實施，并且提供本示例性實施方案用于提供完整的本申請的公開內容并用于向本申請所屬技術領域的普通技術人員完整呈現本發明的范圍，并且本申請僅由權利要求的范圍來限定。附圖中顯示的組成要素的尺寸和相對尺寸可能為了清楚地描述而被夸大。
[0031]除非在本說明書中另行定義，本說明書中使用的所有術語(包括技術和科技術語)將能夠作為本申請所屬技術領域的普通技術人員通常所理解的含義來使用。此外，不對通常使用的詞典中定義的術語進行理想地或過度地解釋，除非該術語已經清楚和專門地定義。
[0032]在下文中，將更詳細地描述本說明書。
[0033]本說明書的一個示例性實施方案提供了制造金屬納米粒子的方法，該方法包括:形成溶液，該溶液包含:溶劑；在該溶劑中提供第一金屬離子或包含該第一金屬離子的原子團離子的第一金屬鹽；在該溶劑中提供第二金屬離子或包含該第二金屬離子的原子團離子的第二金屬鹽；在該溶劑中形成膠束的第一表面活性劑；和在該溶劑中與第一表面活性劑一起形成膠束的第二表面活性劑；并通過向該溶液中添加還原劑來形成金屬納米粒子。
[0034]根據本說明書的示例性實施方案，可以通過該制備方法在金屬納米粒子內部形成中空的核。
[0035]在本說明書中，術語“中空”指的是該金屬納米粒子的核部分是空的。此外，術語“中空”可以作為與中空核相同的含義使用。術語“中空”可以包括諸如中空、孔洞和空隙的術語。
[0036]根據本說明書的示例性實施方案，該中空可以包括一空間，在該空間中內部材料未能占據50體積％或更多、特別是70體積％或更多、且更特別為80體積％或更多。或者，該中空還可以包括一空間，該空間內部的50體積％或更多、特別是70體積％或更多、且更特別為80體積％或更多是空的。或者，該中空可以包括一空間，其具有50體積％或更高、特別是70體積％或更高、且更特別為80體積％或更高的內部孔隙率。
[0037]根據本說明書的示例性實施方案，該制備方法可以包括由第一表面活性劑形成的膠束的內部區域由中空形成。
[0038]本說明書的示例性實施方案的制造金屬納米粒子的方法不利用還原電位差，并因此具有以下優點:不考慮形成殼的第一金屬離子與第二金屬離子之間的還原電位。本說明書的制備方法使用金屬離子中的電荷，因此比相關技術中利用還原電位差的制備金屬納米粒子的方法更簡單。因此，本說明書的制造金屬納米粒子的方法有利于大量生產，并可以以低成本制備金屬納米粒子。此外，該方法不利用還原電位差，因此具有可以使用各種金屬鹽的優點，因為與相關技術中制備金屬納米粒子的方法相比減少了對要使用的金屬鹽的限制。
[0039]根據本說明書的示例性實施方案，溶液的形成可以包括由第一和第二表面活性劑在溶液中形成膠束。
[0040]根據本說明書的示例性實施方案，在該制備方法中，第一金屬離子或包含該第一金屬離子的原子團離子；以及第二金屬離子或包含該第二金屬離子的原子團離子可以形成該金屬納米粒子的殼部分。
[0041]根據本說明書的示例性實施方案，第一金屬離子或包含該第一金屬離子的原子團離子具有與第一表面活性劑外端部分處的電荷相反的電荷，并且第二金屬離子或包含該第二金屬離子的原子團離子可以具有與第一表面活性劑外端部分處的電荷相同的電荷。
[0042]因此，第一金屬離子或包含該第一金屬離子的原子團離子位于在該溶液中形成膠束的第一表面活性劑的外端部分處，由此產生圍繞該膠束的外表面的形式。此外，第二金屬離子或包含該第二金屬離子的原子團離子圍繞該第一金屬離子或包含該第一金屬離子的原子團離子的外表面。第一金屬鹽和第二金屬鹽可以通過還原劑形成分別包括該第一金屬和該第二金屬的殼部分。
[0043]本說明書中表面活性劑的外端部分可以是指形成膠束的第一或第二表面活性劑的膠束的外側部分。本說明書的表面活性劑的外端部分可以是指該表面活性劑的頭部。此夕卜，本說明書的外端部分可以確定表面活性劑的電荷。
[0044]此外，本說明書的表面活性劑可以根據外端部分的類型分類為離子型表面活性劑或非離子型表面活性劑，并且該離子型表面活性劑可以是陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性離子表面活性劑或兩性表面活性劑。該兩性離子表面活性劑既含有正電荷又含有負電荷。如果本說明書的表面活性劑中的正電荷和負電荷依賴于pH，該表面活性劑可以是兩性表面活性劑，其在某些pH范圍內可以是兩性離子型的。具體而言，在本說明書中，陰離子型表面活性劑可以指表面活性劑的外端部分是帶負電荷的，并且陽離子型表面活性劑可以指表面活性劑的外端部分是帶正電荷的。
[0045]根據本說明書的示例性實施方案，在通過該制備方法制備的金屬納米粒子中，可以在殼部分的一個或多個區域中形成空腔。
[0046]本說明書的空腔可以指由該金屬納米粒子的外表面的一個區域延續的空的空間。本說明書的空腔可以以來自殼部分的外表面的一個區域的通道形式形成。該通道形式可以是直線的、曲線或直線的連續形式、以及其中曲線和直線混合的連續形式。
[0047]根據本說明書的示例性實施方案，當金屬納米粒子包括中空時，該空