[发明专利]一种树状大分子介导的超细金纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属纳米颗粒材料的制备领域，特别涉及一种树状大分子介导的超细金纳米线的制备方法。 

背景技术

金纳米线以其独特的理化特性、传导特性及与量子尺寸相关的特性受到广泛的关注。其中关于单晶纳米线，尤其是直径小于10nm的超细单晶金纳米线鲜有报道。Wang等[C.Wang,Y.Hu,C.M.Lieber,S.Sun,J.Am.Chem.Soc.2008,130,8902–8903.]在油胺中制备了直径为3nm的单晶金纳米线。其中以油胺作为还原剂、稳定剂，以及溶剂。Lu等[X.Lu,M.S.Yavuz,H.-Y.Tuan,B.A.Korgel,Y.Xia,J.Am.Chem.Soc.2008,130,8900–8901.]报道了一种直径为1.8nm的单晶金纳米线。其中以己烷作为溶剂，油胺作为稳定剂。 

尽管有诸多关于金纳米线制备的报道，但制备条件多为高温高压，且反应体系多为有机相。其中油胺和油酸是经常采用的溶剂。Halder等[A.Halder,N.Ravishankar,Adv.Mater.2007,19,1854–1858.]制备金纳米线的溶剂为添加了油胺和油酸的甲苯，反应温度为120℃。近年来，也出现了一些新型的制备手段，如Wang等[Y.Wang,Q.Wang,H.Sun,W.Zhang,G.Chen,X.Shen,Y.Han,X.Lu and H.Chen,Journal of the American Chemical Society,2011,133,20060-20063.]以聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂，以二甲基甲酰胺/水（体积比7.7/1）为溶剂，室温下反应10天，制备得到了直径为2nm的金-银合金纳米线。检索有关金纳米线和金-银合金纳米线的文献，几乎没有发现水相制备方法，仅有少数几例是采用温和的反应条件。此外，所采用的稳定剂多为油胺，鲜有关于新型稳定剂的报道。 

本专利发展了一种以聚酰胺-胺树状大分子为稳定剂的水相温和制备金纳米线的方法。聚酰胺-胺（PAMAM）树状大分子，它由Tomalia于1985年首次用发散法成功合成。作为一类合成性大分子，树状大分子具有精确可控的内部结构和大量的表面可修饰官能团。其内部空腔可用于络合金属离子，表面官能团可进一步修饰，制备多功能化纳米颗粒。目前，聚酰胺-胺树状大分子已实现了商业化生产，并在纳米科技的各个领域获得广泛的研究和应用。近二十几年来，以树状大分子作为模板或稳定剂制备金属纳米颗粒受到研究者的广泛关注。Liu等[H.Liu,H.Wang,R.Guo,X.Cao,J.Zhao,Y.Luo,M.Shen,G.Zhang and X.Shi,Polymer Chemistry,2010,1,1677-1683.]以第五代聚酰胺-胺树状大分子为稳定剂制备得到了一系列尺寸各异的银纳米颗粒。虽然以聚酰胺-胺树状大分子作为稳定剂多有报道，但所得的纳米颗粒绝大多数为球形，少有非均质纳米颗粒的报道。 

检索国内外有关金纳米线的文献和专利结果，还没有发现基于聚酰胺-胺树状大分子的超 细金纳米线的报道。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种树状大分子介导的超细金纳米线的制备方法，该方法操作简单，实验条件温和；整个反应体系为水相，绿色环保；可以通过调控反应时间、温度、金/银投料比等具体实验参数以调控产物的形貌。 

本发明的一种树状大分子介导的超细金纳米线的制备方法，包括： 

将聚酰胺-胺树状大分子水溶液在30-60℃恒温水浴中预热20min，然后加入硝酸银溶液和氯金酸溶液，搅拌，透析，冷冻干燥，即得金纳米线；其中金、银和树状大分子摩尔比为3-30:1-10:1。 

所述聚酰胺-胺树状大分子的代数为第五代。 

所述聚酰胺-胺树状大分子溶液的浓度为1-10mg/mL。 

所述硝酸银溶液和氯金酸溶液的溶剂为蒸馏水。 

所述硝酸银溶液的浓度为10mg/mL。 

所述氯金酸溶液的浓度为30mg/mL。 

所述搅拌时间为36-72h。 

所述透析为蒸馏水中透析2天。 

使用紫外可见光谱（UV-Vis）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）表征并研究本发明获得的超细金纳米线和各制备参数对纳米线形成的影响： 

（1）UV-Vis测试结果