[发明专利]一种金纳米颗粒自组装可移植单层薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，更进一步涉及纳米材料制备技术领域中的一种金纳米颗粒自组装可移植单层薄膜的制备方法。本发明可用于金纳米颗粒自组装可移植单层薄膜的制备。

背景技术

金纳米颗粒自组装的单层薄膜具有许多独特的光学、电学及光电性质，比如，等离子激元共振特性便在传感、生物医学及光电器件等领域吸引了人们的广泛关注。金纳米颗粒自组装单层薄膜的这些独特性能与其金纳米颗粒的性质密切相关，特别与金纳米颗粒的光学性质有关。当入射光照射金纳米颗粒自组装单层薄膜时，金纳米颗粒表面的自由电子发生集体振荡，振荡的自由电子与光子相互作用并激发出表面等离子激元，当自由电子的集体谐振频率和入射光子频率相同时，两者就会耦合共振，激发表面等离子激元共振。等离子激元共振的突出特点之一是使金纳米颗粒表面附近的局域电磁场极大增强，因而可以增强拉曼散射的强度和提高发光体的激发强度。由于金纳米颗粒之间的相互作用，因而自组装的单层薄膜又显示出有别于单个金纳米颗粒光学性能的集体光学响应。因此，金纳米颗粒自组装单层薄膜还可应用于光电调制器、发光二极管等领域。

中国科学院合肥物质科学研究院拥有的专利技术“单分散的金纳米颗粒及其组装体的制备方法”(专利号CN2012105316995，授权公告号CN103008681B)中公开了一种单分散的金纳米颗粒及其组装体的制备方法。该法采用回流法制备金纳米颗粒：将82.4mgHAuCl₄·4H₂O与5.5ml质量浓度为80％的油胺及50ml环己烷混合，在室温下搅拌并通氩气30min以上，随后快速升温至90℃并在此温度下保持10h后，逐渐冷却至室温，然后利用乙醇洗掉溶液中未反应的溶剂及反应中的副产物，离心得到金纳米颗粒，将得到的金纳米颗粒分散至2ml环己烷中；然后通过油水两相微乳法及缓慢挥发有机相的过程制备出多孔隙的金纳米颗粒团聚体。该专利技术存在的不足之处是：由于室温搅拌过程中需要在氩气条件下进行，90℃恒温保持10h，且涉及水油两相，使得制备过程较为复杂，反应持续时间长。

苏州大学申请的专利技术“一种金纳米粒子单层膜的制备方法及其装置”(申请号CN2013105872007，申请公布号CN103590037A)中公布了一种金纳米粒子单层膜的制备方法及其装置。该发明包括金溶胶的制备、单层膜的形成、转移和优化步骤，通过调整金溶胶的单分散性，溶剂的挥发，设计界面单层膜的转移等。该发明在溶剂挥发步骤中采用了专用的烟囱装置，包括上下贯通的两部分，其下部为呈圆柱状的容器腔，上部为呈轮台的抽气管，顶部开有气孔，以控制金纳米溶胶的挥发。该专利技术存在的不足之处是：需调整金溶胶的单分散性，溶剂的挥发，设计界面单层膜的转移，且在溶剂挥发步骤中采用了专用的烟囱装置控制金纳米溶胶的挥发速率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种金纳米颗粒自组装可移植单层薄膜的制备方法。本发明可用来提供一种易于操作、制备过程简单的金纳米颗粒自组装可移植单层薄膜的制备方法。

实现本发明目的的思路是，本发明利用三苯基磷氯金、甲硼烷-叔丁胺络合物、十二烷硫醇、甲苯为主要原料，首先通过一步一相法制备出颗粒尺寸均匀的单分散金纳米颗粒溶液；其次，采用乙二醇作为面下相，在不相混的液体表面上对金纳米颗粒的自组装进行调节，使得无基底限制且肉眼可见，自由悬浮的金纳米颗粒单层薄膜能在一般的条件下就得以生长。

实现本发明目的的具体步骤包括如下：

(1)获得金纳米颗粒原液：

(1a)将0.25mmol三苯基磷氯金溶解在25ml甲苯中，加入1mmol十二烷硫醇，得到溶液A的前驱体；

(1b)将2.5mmol甲硼烷-叔丁胺络合物溶解在15ml甲苯中，得到溶液B的前驱体；

(1c)在室温下，将溶液A的前驱体、溶液B的前驱体分别置于90-100℃硅油浴中加热搅拌至完全溶解，得到溶液A和溶液B；

(1d)将溶液B逐滴快速地加入到溶液A中，得到混合溶液；

(1e)将混合溶液置于100℃硅油浴中加热搅拌5min；

(1f)将混合溶液自然冷却至室温，得到金纳米颗粒的原液；

(2)获得金纳米颗粒纯溶液：

(2a)将无水乙醇加入到金纳米颗粒原液中；

(2b)将金纳米颗粒原液离心两次，得到金纳米颗粒的黑色沉淀；

(2c)将金纳米颗粒的黑色沉淀干燥；

(2d)将干燥后的金纳米颗粒黑色沉淀溶解在己烷中，得到含金纳米颗粒的己烷溶液；