贵金属纳米粒子的制备及其催化性质研究(2)
惰性纳米粒子在均相和非均相催化两个领域被认为是有效的催化剂。至今，对各类金属都已经进行深入研究。纳米粒子发生催化反应是依靠它们的大小和形貌，催化率随着大小和形貌的改变而改变[3]。
金纳米粒子作为催化剂具有较高的活性原因有以下几点：1纳米粒子的三大效应：量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。2纳米粒子具有大的比表面积，比表面积大使得原子具有很高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合趋向稳定状态。3表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加，表面活性中心多，这就使得纳米粒子具备更为优异的催化性能[4,5,6]。例如本系列实验中采用晶种法制备水滴状和纺锤形等具有尖角结构的金纳米粒子，这类粒子具有较强的各向异性，其边角较多，有利于提供更多的活性位点，催化性能较好。而且边角处局部电荷的高度极化，表现出更明显的等离子体效应。
1.1 纳米粒子的制备方法
金纳米粒子的制备兴起于80年代末、90年代初[7]。如Turkevich和Frens等做了早期的工作，经典的Frens法到今天还是制备金纳米粒子的主要方法之一[8]。到目前为止，已经发展了许多制备金纳米粒子的方法，总体上可划分为“从上到下”法（主要是物理法）及“从下到上”法（主要是化学法）两类。
1.1.1 物理法
物理法是最早采用的纳米材料制备方法[9]。例如，球磨法、电弧法、惰性气体蒸发法等，这类方法是采用高能消耗的方法使得材料颗粒达到纳米量级。物理法制备纳米材料的优点是产品纯度高，缺点是产量低、设备成本高、耗能大。
1.1.2 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶变化过程，再经热处理而形成氧化物或其他固体化合物的方法[10]。溶胶-凝胶法的前驱体为含高化学活性组分的化合物，在液相体系中将这些原料均匀混合，进行水解、缩合化学反应，形成稳定的透明溶胶体系，缓慢聚合，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化即得到纳米亚结构的产物。
1.1.3 晶种生长法
晶种生长法是以小的晶粒通过实验方法，使其缓慢长大的一种方法[11]。通过控制适当的条件，基本可以制造粒径在50～110nm之间的各种金纳米粒子。反应完毕后需加入适量的聚乙烯吡咯烷酮PVP作为胶体稳定剂，防止粒子团聚。
1.1.4 反胶束法
这个方法又称为微乳液法[12]。表面活性剂溶解在有机溶剂中，当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度（CMC），就会形成亲水极性头向内、疏水有机链向外的胶束，这种状态称为反胶团。一般由表面活性剂、助表面活性剂（一般为脂肪醇）、有机溶剂（一般为烷烃或环烷烃）和水这四种组分组成微乳液。它作为一种热力学稳定体系，可以合成粒径在10～20nm左右、粒径均匀的液滴。当微乳液的组成确定以后，液滴的粒径将保持定值。
1.1.5 相转移法
首先通过将沉淀制成无机胶体、表面活性剂处理、用有机溶剂抽提，这几个步骤制得有机溶胶。再经脱去水和有机溶剂，制得所需的纳米材料。用这种方法制得的纳米材料优点是分散性好、颗粒均匀、原料回收率高。缺点是有机溶剂消耗较多、工艺多，需要注意回收[13]。
制备金纳米粒子的方法除了上面介绍的几种之外，还有如电解法、多相反应法、水热法、喷雾热解法等。
1.2 纳米金在催化中的应用
金的化学稳定性好，但同时金纳米粒子由于其三大效应表现出良好的催化活性[14,15]。Haruta 等[16,17]自1989年陆续报道了Fe203、TiO2等担载高分散金纳米粒子后的复合物在NO的还原、 CO和H2的氧化、 CO2催化加氢、水煤气反应、甲醇燃烧反应中的表现出很高的催化性能，这些现象引起了化学领域的广泛关注。
上一篇：水性丙烯酸树脂水性油墨的研制
下一篇：阳极氧化法制备有序的氧化钛纳米管