[发明专利]一种金核壳结构纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料制备技术领域，具体涉及一种金核壳结构纳米材料的制备方法。

背景技术

金核壳结构材料具有以有机或无机微球为内核，金为外壳的双层结构，因为具有可调节的表面等离子激元共振吸收而具有独特的近红外光学特性，因此受到广泛的研究关注。金核壳结构材料的这种近红外光学性质可以通过调节核壳的粒径和金壳层的厚度来改变。研究发现利用它的这种近红外光学性质，金核壳材料在细胞成像，生物传感，癌症诊疗，药物释放以及催化等领域有着潜在的应用价值。目前，文献中报道了多种金核壳结构材料的制备方法。例如，利用氨基、羟基、羧基或巯基修饰的聚苯乙烯球或二氧化硅球作为模板和新制备的纳米金溶胶作用，通过模板表面化学基团和金溶胶相互作用，金种子被吸附在模板表面作为生长金壳层的种子，然后这种带有金种子的模板在含有金源的生长液中利用种子生长法制备金的壳层。文献中已报道的方法主要是以种子生长法制备金核壳结构，这种方法需要包括金种子溶胶的制备，种子在模板上的吸附和生长等多个步骤，过程繁琐，操作复杂需要反复的离心洗涤和再分散过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种金核壳结构纳米材料的制备方法。

本发明所提供的金核壳结构纳米材料的制备方法，包括下述步骤：

1)用聚乙烯亚胺(PEI)对模板进行修饰，得到PEI修饰后的模板；

2)向水中加入金源溶液并搅拌均匀，接着向得到的反应体系中加入硼氢化钠溶液并搅拌1-5min，然后向所述反应体系中加入所述PEI修饰后的模板的溶液并搅拌1-5min，再向所述反应体系中加入保护剂溶液和pH调节剂溶液并搅拌均匀，最后向所述反应体系中加入抗坏血酸溶液作为还原剂进行反应，得到含所述金核壳结构纳米材料的体系。

上述方法步骤1)中，所述模板为有机聚合物球或无机物球，所述模板的粒径为50-2000nm，优选为100-500nm，具体可为260nm。

所述有机聚合物球具体可为聚苯乙烯微球、聚碳酸酯微球、聚苯胺微球、聚吡咯微球或酚醛树脂微球，优选为聚苯乙烯微球；所述无机物球具体可为二氧化硅微球、碳酸钙微球、氧化镁微球、氧化铁微球或二氧化钛微球。

所述用聚乙烯亚胺(PEI)对模板进行修饰的具体操作如下：将模板材料分散液加入到聚乙烯亚胺溶液中，对得到的体系进行搅拌，得到PEI修饰后的模板的溶液，将所述溶液中的PEI修饰后的模板滤出，再对所述PEI修饰后的模板离心洗涤，最后将洗涤后的PEI修饰后的模板重新分散在水中，得到PEI修饰后的模板的分散液。

其中，所述模板材料分散液中，模板材料的质量浓度为1mg/mL-100mg/mL，具体可为80mg/mL，所述聚乙烯亚胺溶液中，聚乙烯亚胺的质量浓度为0.05％-5％，具体可为0.2％，所述模板材料分散液与所述聚乙烯亚胺溶液的体积比为1:1–10；所述搅拌具体可为机械搅拌，所述搅拌的时间为10-120min，具体可为90min，所述离心洗涤所用的溶剂为去离子水；所述离心洗涤的次数为3-5次，每次离心洗涤的条件均为：转速为3000-10000rpm，具体可为9000rpm，离心时间为5-30min，具体可为25min；所述PEI修饰后的模板的分散液中，所述PEI修饰后的模板的摩尔浓度为0.1-10mg/mL。所述PEI修饰后的模板带上正电荷。

上述方法步骤2)中，所述金源为含有金元素的化合物，如氯金酸、乙酸金和氯化金，所述金源溶液的质量浓度为0.1％-2％。

所述硼氢化钠为新制的硼氢化钠，所述硼氢化钠溶液的质量浓度为10-500mg/L。

所述保护剂选自下述至少一种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基溴化铵和十六烷基氯化铵，所述保护剂溶液的质量浓度为0.01-0.5g/mL。

所述pH调节剂为碱，所述碱选自下述至少一种氢氧化钠、氨水和氢氧化钾，优选为氢氧化钠。

所述pH调节剂溶液的摩尔浓度为0.1-3M，优选为0.5M。

所述抗坏血酸溶液的摩尔浓度为0.1-0.5M，优先为0.2M。

所述水、金源溶液、硼氢化钠溶液、所述PEI修饰后的模板的溶液、保护剂溶液、pH调节剂溶液和抗坏血酸溶液的体积比依次为：10-100mL:10-400μL:50-1000μL:10-800μL:1mL:10-1000μL:100-1000μL。

所述反应的温度为15-30℃，时间为0.5-12h，优选为2h。