[发明专利]一种具有绣球花状金纳米颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种具有绣球花状金纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

近年来，金属纳米颗粒由于其独特的光学、电子学和催化性能而在生物学、医学、光学、催化和纳米电子学等领域引起了广泛的兴趣。金纳米颗粒在外界入射光的激励下会产生等离子体激元。表面等离子体激元是光与金属或半导体材料表面的自由电子之间的相互作用形成的一种电磁波传输模式，电磁波在纳米表面形成极高的光学局域效应。金属纳米结构在激发光激励时表面会形成局域等离子增强场，吸附在金属纳米结构表面的拉曼分子，在光照射下可以获得显著增强的拉曼光谱信号。调控金属纳米核的组成成分、形状大小和结构，可以改变纳米颗粒的表面等离子振荡特性，当振荡特性与入射光形成共振时，可以显著增强颗粒表面的电磁场。表面增强拉曼散射（SERS）“热点”效应认为，在金属纳米颗粒表面尖端处，由于避雷针效应，在尖端位置会形成显著增强的电磁场；另外，在邻近的纳米结构间的纳米级间隙处，颗粒的表面等离子共振形成的电场场会相互耦合，获得极大的增强。

已有研究证实金属纳米颗粒的表面等离子共振特性具有独特的尺寸和形状依赖性，通过不同的方法可以合成不同形状的金纳米颗粒，包括球形、立方体形、管状、棒状、板状、星状、枝杈状和花状结构等，从而实现颗粒表面等离子共振特性的可调可控。在这些结构当中，结构各向异性纳米颗粒，如花状金纳米颗粒等由于具有丰富的尖端、尖锐的边缘以及面间夹隙等SERS“热点”，已被证实具有显著的拉曼增强效应，可作为性能优异的SERS增强基底；同时花状金纳米结构相比同尺寸球形金纳米颗粒具有更大的比表面积，表现出更加优异的催化性能。尽管一些花状金纳米颗粒被陆续制备得到，但是已报道的花状结构并不具有形似花瓣的结构，本质上是一类枝丫丰富的枝杈状金纳米颗粒（ [1].Jena B.K., Raj C.R.，Synthesis of flower-like gold nanoparticles and their electrocatalytic activity towards the oxidation of methanol and the reduction of oxygen，Langmuir，2007， 23（7），4064-4070；[2].Xie Jianping, Zhang Qingbo, Lee Jim Yang, Wang Daniel I. C.，The Synthesis of SERS-Active Gold Nanoflower Tags for In Vivo Applications，ACS Nano，2008，2（12），2473-2480，2008；[3].Sanda Boca, Dumitrita Rugina, Adela Pintea, Lucian Barbu-Tudoran, Simion Astilean，Flower-shaped gold nanoparticles: synthesis, characterization and their application as SERS-active tags inside living cells，Nanotechnology，2011，22（5），055702），同时如何制备单分散性好、稳定的、局域表面等离子共振峰（LSPR）可调甚至定制（如制备适用于生物检测的位于近红外区域的LSPR）的花状金纳米颗粒仍是结构控制制备的一大挑战。

发明内容

为了制备得到具有丰富尖端及花瓣的绣球花状金纳米颗粒，本发明提供一种形貌和尺寸可控、LSPR可调的绣球花状金纳米颗粒的制备方法。

本发明技术方案如下：一种具有绣球花状金纳米颗粒，采用如下方法制备得到：将氯金酸溶液加入到表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵溶液中，磁力搅拌0.5~5 min；然后加入抗坏血酸溶液，磁力搅拌0.5~5 min，置于4~20 ℃环境中静置生长0.5~6 h；所得的溶液经过离心和洗涤处理后提纯得到绣球花状金纳米颗粒。得到的绣球花状金纳米颗粒的平均直径490~812 nm，花瓣厚度为20~44 nm。颗粒的LSPR从近红外到可见光波段可调。

具有绣球花状金纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：

1）将氯金酸（HAuCl₄）溶液加入到表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）溶液中，磁力搅拌0.5~5 min；

2）将抗坏血酸（AA）溶液加入到步骤1）的溶液中，磁力搅拌0.5~5 min，然后置于4~20 ℃环境中静置生长0.5~6 h；