[发明专利]花状金纳米颗粒的制备方法及其作为SERS增强基底的应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种花状金纳米颗粒及其形貌调控方法。

背景技术

近年来，贵金属（金、银）纳米颗粒具有独特的光学和催化性能被广泛地应用于感光、催化、生物标识、光子学、光电子学、信息存储和表面增强拉曼散射（SERS）等诸多领域中。贵金属纳米颗粒的形貌可控制备已经成为当前研究的热点和难点。其中，金纳米颗粒以其独特的光学和电学性质、良好的稳定性、小尺寸和表面效应，使其在材料科学以及相关领域中显示了其独特的优势。就金纳米颗粒而言，表面等离子体激元是其最大的特点，常被用作SERS增强基底。

目前，人们已经通过不同的方法可以合成不同形状的金纳米颗粒，其中包括球形、棒状、三角形、立方体形、管状、板状、星状、八面体、枝杈状和花状结构等，实现了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，如花状金纳米颗粒的合成已有很多种方法，如采用种子生长法、传统的光刻技术、电镀方法、自组装法等等。如何快速、简单地制备形貌可控、尺寸均一、分散性好的花状金纳米颗粒仍是控制制备的一大挑战。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种花状金纳米颗粒的制备方法，耗时短、工艺简单，得到的花状结构金纳米颗粒，形貌可控尺寸均一。

本申请还提供了花状金纳米颗粒作为SERS增强基底的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

花状金纳米颗粒的制备方法，步骤如下：

（1）将浓度为1~20 mM氯金酸（HAuCl₄）溶液加入到浓度为10-300 mM表面活性剂溶液中，磁力搅拌0.5~5 min；所述的表面活性剂是十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）；

（2）加入浓度为1~20 mM的硝酸银溶液，磁力搅拌0.5~5 min；硝酸银溶液的体积是0~300 μL且大于0；较佳体积是1-10μL，最佳体积是10μL；

（3）加入浓度为0.1~0.3 M的抗坏血酸溶液，磁力搅拌0.5~5 min；氯金酸溶液、十六烷基三甲基氯化铵溶液以及抗坏血酸溶液（AA）的体积比为1:10:0.5；

（4）得到的反应体系在冷藏（4℃）静置5~180 min，离心、洗涤得到金胶体溶液。离心转速设800 ~2000 rpm，离心时间5~30 min。

通过改变硝酸银的加入量，得到不同形貌的花状金纳米颗粒，粒径在528~780 nm范围内，其中硝酸银的作用在于通过银离子欠电位沉积在金颗粒的多种晶体表面上；同时，随着后期静置生长时间的延长，颗粒由尺寸约250 nm的丸子状最终生长成尺寸约600 nm的花状。

所述的花状金纳米颗粒在表面增强拉曼散射基底中的应用。

本发明工艺简单、耗时短、原料廉价易得，制备得到的金颗粒形貌均一、产率接近百分之百,具有SERS增强效应，可以用作SERS增强基底。

附图说明

图1是本发明实施例1-6制得的花状金纳米颗粒的扫描电镜图像，可见其他条件不变的情况下，通过调控生长液中AgNO₃的量，调整花状金纳米颗粒的形貌：当不加入AgNO₃时，金纳米颗粒呈现花状，结构致密，花瓣较厚（图1-a）；当开始加入AgNO₃后，花瓣开始增多、变薄，随着AgNO₃用量增多，金纳米颗粒的粒径从528 nm增大至780 nm（图1-b至图1-f；10 μL见图1-b、50 μL见图1-c、100 μL见图1-d、200 μL见图1-e、300 μL见图1-f）。

图2是本发明制得的花状金纳米颗粒的表面等离子共振特性谱，取实施例1-6的产物3 mL于石英比色皿中，用紫外可见分光光度计表征得到形貌可调的花状金纳米颗粒的表面等离子共振特性。通过调控生长液中AgNO₃的用量，吸收峰发生规律不一的变化。当AgNO₃的量从0 μL加到10 μL时，吸收峰从1164 nm蓝移至1082 nm处；当进一步增加到50 μL时，在615 nm处有吸收峰；随着的量进一步增加至300 μL时，吸收峰红移至超过1200 nm处。这说明，加入的AgNO₃使金纳米颗粒光学特性发生了变化。