[发明专利]一种金纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金纳米颗粒的制备方法。 

背景技术

由于具有独特的量子尺寸效应、体积效应、表面效应、宏观量子隧道效应和生物效应，金纳米颗粒常被用于临床医学、催化、电子器件、光学、传感器、生物等领域。目前，制备金纳米颗粒常用的方法有化学还原法、电化学法、微乳液法、种子生长法等。化学还原法是将还原剂加入到前驱体溶液中，将金盐还原成金原子，再聚集形成金纳米颗粒。研究发现使用不同的还原剂和包裹剂可以制备不同尺寸和形貌各异的金纳米颗粒。Frens(参考文献：G..Frens.Controlled Nucleation for the Regulation of the Particle Size in Monodisperse Gold Suspensions.Nature Physical Science，1973，241，20-22)使用柠檬酸钠在煮沸的条件下制备了粒径在16-150nm金纳米颗粒。化学还原法具有操作简单、条件温和、可控性强等优点。电化学法是采用电化学法将高价态的金属盐还原成金属纳米颗粒。龚晓钟等(龚晓钟，杨钦鹏，汤皎宁.电化学法制备金属Co-P纳米粒子.化学世界，2003，44，63-65.)采用化学电镀技术制备了金属Co-P纳米粒子。该方法的缺点是操作复杂、制备的颗粒不均匀。微乳液法是将两种相互不溶的溶剂在表面话性剂的作用下形成乳液。也就是双亲分子将连续介质分割成微小空间形成微型反应器，反应物在其中反应生成固相，由于成核、晶体生长、聚结、团聚等过程受到微反应器的限制，从而形成包裹有一层表面活性剂，并且有一定凝聚态结构和形态的纳米粒子。Changyu Fan等(参考文献：C.Fan，L.Jiang.Preparation of Hydrophobic Nanometer Gold Particles and Their Optical Absorption in Chloroform.Langmuir，1997，13，3059-3062.)在氯仿中制备稳定的疏水性金纳米颗粒，使用不同浓度的CTAB制备了粒径不同的金纳米颗粒，能够在溶液中稳定较长时间。该方法的缺点是所制的颗粒粒径较大和工艺操作难控制等。种子法是先制备分散性较好的小颗粒作为种子，再将种子加到生长液中，在弱还原剂作用下，慢慢长大。Murphy等(参考文献：N.R.Jana，L.Gearheart，C.J.Murphy.Seeding Growth for Size Control of5-40nm Diameter Gold Nanoparticles.Langmuir，2001，17，6782-6786.)使用3.5nm金颗粒作为种子，抗坏血酸作还原剂，CTAB作为包裹剂，通过改变种子和氯金酸比例制备了5-40nm金纳米颗粒。与其他合成法相比，种子法合成金纳米颗粒，粒径分布较窄，分散性较好，团聚程度较低，形貌较均一，但是反应不易放大。此外，以往的实验中常常使用的还原剂包括硼氢化钠，柠檬酸钠，抗坏血酸，草酸等，都会在反应体系中引入新的杂质，且杂 质不易除去，一定程度上对环境造成影响，而本发明中所采用的是微纳氢气泡作为还原剂，其还原性较温和、成本低、无污染，制备的颗粒更均匀，单分散性较好，且反应易于放大，适用于规模化生产。 

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提出一种金纳米颗粒的制备方法，即室温下，以还原性比较温和的H₂微纳气泡作为还原剂，利用种子生长法，通过改变还原剂的量、种子的量、包裹剂的量等，制备得到不同大小的金纳米颗粒。本发明在室温无氧条件下进行，相较于之前的方法更环保，无污染，反应可控，生成的颗粒更均匀，单分散性较好。本发明成本低、无污染、适用于规模化生产。 

本发明提出一种金纳米颗粒的制备方法，在无氧条件下，在室温下，以微纳氢气泡为还原剂，氯金酸还原反应，加金入种子，进一步采用种子生长法进行反应，制备得到产物金纳米颗粒。其中，所述产物金纳米颗粒的粒径为20-80nm。 

其中，所述金种子是指通过在二次蒸馏水中加入氯金酸、包裹剂、硼氢化钠进行反应制得的粒径为2.6-10nm的金纳米颗粒。较佳地，金种子是指在90mL二次蒸馏水中，加入1mL1％氯金酸，搅拌1min，再加入9.6mL0.01M聚丙烯酸钠，搅拌1min，再加入1mL冰浴的0.075％硼氢化钠，搅拌5min。避光保存在5℃冰箱中。所制备的金纳米颗粒粒径为2.6nm，作为本发明较佳的种子。