[发明专利]一种大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核壳结构纳米粒子，尤其是涉及一种大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子的合成方法。

背景技术

纳米技术是20世纪80年代末崛起的新技术，在材料、光学、化工、医药、生命科学等诸多领域都有广泛的应用前景。纳米技术的核心关键之一就是纳米粒子的合成方法。通过不同合成方法得到的组成、形状各异的纳米材料具有独特的物理化学性质，这些新颖的纳米材料可以极大的深化、拓展纳米技术的应用领域。需要重点指出的是，在纳米材料领域中有一类极其特殊的纳米结构材料，即核壳结构复合纳米材料。核壳纳米粒子由于兼有核与壳两方面的优势，因此可以根据需要对核与壳的组成和结构进行不同的优化组合，从而赋予其更多优异于单一材料纳米粒子的性质。近年来核壳纳米材料已经成为纳米科学中的一个研究热点。核壳结构的纳米粒子可以分为如下几类：1)金属@金属纳米材料；2)电介质@金属纳米材料；3)金属@电介质纳米材料；4)电介质@金属@电介质；5)金属@电介质@金属，其中金属为金、银、铂、铜等常见金属，电介质材料为二氧化硅、二氧化钛等绝缘材料。1996年，Liz-Marzn，Mulvaney及其合作者首次提出了通过氨基硅烷作为桥接分子在金纳米粒子表面生长电介质二氧化硅的方法，该方法创新性的将导体和绝缘体通过复合结构的形式整合到了一个纳米粒子中。该方法存在的不足之处是整个制备周期比较久，需要2～3天。2002年XiaYounan等发展了另一条途径，无需偶联分子即可在金纳米粒子表面生长二氧化硅壳层，但制备出的二氧化硅壳层厚度在10nm以上。此外，现有的方法使用的内核金纳米粒子的粒径均在50nm以下。

发明内容

本发明的目的旨在针对上述方法中的不足，提供一种制备的内核金纳米粒子粒径较大，合成过程简单，周期短，产率高的大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子的合成方法。

所述大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子的内核为80～200nm金纳米粒子，外层为1～20nm二氧化硅。

所述大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子的合成方法包括以下步骤：

1)合成粒径为12～60nm的金纳米粒子；

在步骤1)中，所述合成粒径为12～60nm的金纳米粒子的具体步骤可为：

待质量分数为0.01％的氯金酸溶液加热回流后，向其中加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液，氯金酸溶液与柠檬酸钠溶液的体积比可为(98～99)∶(2～0.8)，得粒径为12～60nm的金纳米粒子；所述粒径为12～60nm的金纳米粒子溶液浓度可为1.1×10^-13M～1×10^-11M。

2)将步骤1)合成的粒径为12～60nm的金纳米粒子作为种子，合成粒径为80～200nm的金纳米粒子；

在步骤2)中，所述合成粒径为80～200nm的金纳米粒子的具体步骤可为：

将步骤1)获得的粒径为12～60nm的金纳米粒子加水稀释至浓度为1×10^-14～5×10^-13M，加入最终质量体积分数为0.01％～0.1％的柠檬酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮，接着加入最终浓度为0.2～0.8mM的氯金酸溶液，最后加入最终浓度为0.1～0.5mM的盐酸羟胺溶液，混合反应即可获得粒径为80～200nm的金纳米粒子。

3)在步骤2)获得的粒径为80～200nm的金纳米粒子表面合成1～20nm二氧化硅壳层，得大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子。

在步骤3)中，所述在步骤2)获得的粒径为80～200nm的金纳米粒子表面合成1～20nm二氧化硅壳层的具体步骤可为：

取粒径为80～200nm的金纳米粒子溶胶于容器中，加入氨基硅烷，保持氨基硅烷的终浓度为0.005～0.02mM，再加入质量分数为0.2％～0.5％的硅酸钠溶液，并通过无机酸调整pH为10～11，水浴中加热，即可获得大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子。

所述氨基硅烷可选自(3-氨丙基)三乙氧基硅烷或(3-氨丙基)三甲氧基硅烷等；所述无机酸可选自盐酸、硫酸或磷酸等；所述加水浴中加热的温度可为80～100℃，水浴中加热的时间可为0.5～2h。所获得的大核二氧化硅包金核壳结构纳米粒子是大核金纳米粒子表面包裹1～20nm二氧化硅薄壳包金纳米粒子。