[发明专利]利用金属种子制备金属纳米颗粒的方法以及包含金属种子的金属纳米颗粒

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2009年8月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2009-0076845号的权益，将其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种通过利用金属种子来制备金属纳米颗粒的方法以及包含金属种子的金属纳米颗粒。

背景技术

通常通过各种方法，如化学合成方法、机械方法以及电学方法来制备Au纳米颗粒。机械方法使用机械动力来研磨颗粒，但由于在加工过程中混合的杂质而难以获得纯纳米颗粒，并且不可能获得均匀的纳米颗粒。利用电解的电学方法需要较长的制备周期，并且导致低浓度和低效率。化学合成方法可以分为气相法和液相法。因为利用等离子和汽化的气相法需要昂贵的设备，所以液相法，其便于以低生产成本形成均匀的纳米颗粒，通常已获得广泛应用。

利用液相法来制备Au纳米颗粒的最熟知的方法是利用有机硫醇作为表面活性剂在非水条件下进行制备的方法。这种方法提供了均匀的Au纳米颗粒而对浓度没有任何限制，但它需要使用昂贵的或环境不友好的还原剂和相变材料。尤其是，难以从颗粒的表面除去有机硫醇分子，以致它不能适合用于导电油墨。

另一方面，称作水制备方法的某些典型的方法是使用水中的柠檬酸的四氯金酸(HAuCl₄)还原，利用硼氢化钠(NaBH₄)的四氯金酸还原等，从而以简单过程来制备均匀的纳米颗粒。然而，其制备浓度对于大规模生产来说不是足够高。当进行大规模生产时，在高浓度溶液中，分散稳定性被显著降低。

除了这些方法之外，还引入利用外部能源如UV、NIR、超声波、以及微波的用于制备Au纳米颗粒的另一种方法，但该方法具有这样的缺点如制备浓度、生产规模、以及非均匀能源供应，其仍然是有待解决的问题。

另外，在固化工艺过程中金属材料沉积在反应器中，其引起较差的制备产率。

发明内容

本发明提供了在金属纳米颗粒的大规模生产中在高浓度下极好的分散和高产率，其中通过在低温下进行固化过程来防止金属材料的沉淀。

为此目的，本发明提供了相对于总颗粒包括0.001-50mol％的铂种子的Au纳米颗粒，其中Au纳米颗粒由在非水溶剂中产生的铂种子生长。

本发明提供了相对于总颗粒包括0.1-20mol％的铂种子的Au纳米颗粒，其中Au纳米颗粒由在非水溶剂中产生的铂种子生长。

根据本发明的一个方面，提供了通过一种方法制备的Au纳米颗粒，该方法包括：通过将单表面活性剂(monosurfactant)加入非水溶剂中来制备溶液；通过将铂盐加入溶液中来制备铂种子溶液；以及将金盐加入铂种子溶液中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制备Au纳米颗粒的方法，该方法包括：通过将单表面活性剂加入非水溶剂中来制备溶液；通过将铂盐加入溶液中来形成铂种子；以及将金盐加入包含铂种子的溶液中。

根据一种实施方式，非水溶剂可以是选自甲苯、苯、氯苯、二氯苯、二甲苯以及它们的混合物中的至少一种。

根据一种实施方式，每1当量的金盐，单表面活性剂可以以10-50当量加入，并且每1当量的金盐，形成铂种子的铂盐可以以1/10-1/1000当量加入。

根据一种实施方式，单表面活性剂可以是C8-C20胺。

根据一种实施方式，单表面活性剂可以选自辛胺、十二烷胺、以及油胺。

根据一种实施方式，铂盐可以选自氯铂酸(H₂PtCl₆)、以及氯化铂(PtCl₄)。

根据一种实施方式，金盐可以选自氯化金(AuCl₃)、四氯金酸(HAuCl₄)、四溴金酸(HAuBr₄)以及乙酰丙酮金。

在添加铂盐以后，可以在25-50℃下使铂种子溶液反应5分钟到2小时。

在添加金盐以后，可以在25-50℃下使Au纳米颗粒反应1分钟到2小时。

根据一种实施方式，提供了一种包含Au纳米颗粒的纳米胶体溶液。

根据一种实施方式，提供了一种包含Au纳米颗粒的纳米油墨。

根据一种实施方式，提供了一种包含Au纳米颗粒的互连垫。

根据一种实施方式，提供了一种包括Au纳米颗粒的生物传感器。

附图说明

图1是根据实施例1制备的Au纳米颗粒的TEM图像。

图2是根据实施例2制备的Au纳米颗粒的TEM图像。

图3是根据实施例3制备的Au纳米颗粒的TEM图像。

具体实施方式