[发明专利]一种小尺寸金纳米棒及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种小尺寸金纳米棒及其制备方 法和应用。

背景技术

金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒，它具有突出 的表面等离子体共振吸收特性(SPR)，拥有横向、纵向两个SPR峰，周围介质折 射率的改变会引起其SPR吸收峰位和强度的变化，可用在单分子、低浓度分子 与离子等的检测。同时它具有良好的光热效应，可将吸收的近红外光转化为热 能。独特的物理化学性质使金纳米棒在光电子、传感器、医学成像和癌症光热 疗法等领域正发挥着重要作用。

在金纳米棒的纵横比(纵向、横向部分的长度比)一定时，金纳米棒的尺 寸越小，发光效率高，拥有激光写读功率低、分辨率高等优势，在用于激光热 治疗肿瘤时也具有发光亮度高、图像分辨率高以及不损伤细胞的优势。因此， 小尺寸金纳米棒的制备极具现实意义。

现有金纳米棒的合成方法有多种，主要包括电化学法、光化学法和晶种生 长法等。其中，目前广泛应用的是Murphy等人提出的晶种生长法，但此方法操 作复杂、耗时长，影响金纳米棒尺寸、长径比和产率的因素多且复杂，并且对 金种子有较高的要求，限制了金纳米棒的大规模制备。公开号为CN103722177A 的中国申请采用无种子一步法合成金纳米棒，虽然该方法相对于晶种生长法操 作更简便，但是该方法制得的金纳米棒的直径为50nm左右，直径较大，在制备 过程中涉及到多次超声操作，操作繁琐，即使经过多次超声操作，制得的金纳 米棒分散性仍然较差。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种小尺寸金纳米棒及其制备方法和应 用，本发明提供的小尺寸金纳米棒单分散性好、尺寸均一，直径在5-9nm，纵向 SPR峰与横向SPR峰的吸收值之比为2.5-5.5。其制备方法操作简单、耗时短、 重现性好，制备过程无需超声。

本发明所述小尺寸金纳米棒，指的是其直径为5-9nm的金纳米棒。

本发明第一方面提供了一种小尺寸金纳米棒，所述小尺寸金纳米棒的直径 为5-9nm，所述小尺寸金纳米棒纵向表面等离子体共振吸收峰(SPR)与横向表 面等离子体共振吸收峰(SPR)的吸收值之比为2.5-5.5。

优选地，所述小尺寸金纳米棒的直径为5-8nm。

优选地，所述小尺寸金纳米棒纵向表面等离子体共振吸收峰(SPR)覆盖范围 为700-1000nm。

本发明第一方面提供的小尺寸金纳米棒尺寸较小，直径为5-9nm，纵向SPR 峰位覆盖范围较宽，长度方向SPR峰与径向SPR峰的吸收值之比较大，说明金 纳米棒长径比较大，有利于金纳米棒更好地应用在制备光热治疗药物、光学标 记药物或制备传感器中领域。

第二方面，本发明提供了一种小尺寸金纳米棒的制备方法，包括以下步骤：

(1)、在氯金酸水溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和油酸钠水溶 液，缓慢搅拌均匀，其中，氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为 1:(200-400)，氯金酸与油酸钠的摩尔比为1:(2-20)；

(2)、向步骤(1)所得的溶液中，加入硝酸银水溶液，并轻微晃动，其 中所述氯金酸与所述硝酸银的摩尔比为(3.125-12.5):1；

(3)、向步骤(2)所得的溶液中，加酸调节反应体系pH为1-2，然后加 入弱还原剂溶液，再次轻微晃动，待溶液变为无色后，立即加入强还原剂溶液；

(4)、将步骤(3)所得的溶液在30-40℃恒温箱中静置，反应3-6h后得到 小尺寸金纳米棒。

本发明利用阴、阳离子表面活性剂作为混合生长模板，供金纳米棒生长， 通过两者的相互作用，调节生长反应，进而实现无种子一步合成小尺寸金纳米 棒，保证了制备的小尺寸金纳米棒形貌大小一致。所用阳离子表面活性剂为十 六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，所用阴离子表面活性剂为油酸钠。

本发明除了加入CTAB阳离子表面活性剂外，还使用阴离子表面活性剂油 酸钠，通过两种表面活性剂的相互作用，共同限制纳米棒的维度调谐性(主要 是调节其直径)，使其在特定方向上生长。同时在加入弱还原剂之前，由于阴 离子表面活性剂-油酸钠含有双键，可将部分三价金离子还原为一价金离子，以 利于小尺寸金纳米棒的生长。

优选地，所用十六烷基三甲基溴化铵与油酸钠的摩尔比为(20-100):1。