[发明专利]不同长径比金纳米棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体的说，涉及一种不同长径比金纳米棒的制备方法。

背景技术

作为贵金属(金、银、钴)纳米材料家族之一的金纳米棒(GNRs)是近年来研究热点。由于金纳米棒具有两个表面等离子体共振吸收峰：横轴的等离子体吸收峰(TSPR)和纵轴的等离子体吸收峰(LSPR)，其中TSPR随纳米棒的长径比变化改变较小，而LSPR对纳米棒的长径比变化很敏感。根据LSPR的峰位可对纳米棒的尺寸大小进行实时监控，同时，不同长径比金纳米棒由于表面等离子体共振特性的差异而显示出不同的表面增强拉曼光谱 (SERS)活性。此外，金纳米棒具有可调的长径比和表面等离子体共振，使其独特的光学性质、催化性质以及良好地生物相容性被广泛应用于生物医学诊断、催化、光学检测等领域。因此，实现GNRs的形貌可控和SERS活性研究具有重要的应用价值。

目前金纳米棒(GNRs)的合成方法主要包括模板合成法、电化学合成法、光化学合成法、晶种诱导法等。其中Catherine J.Murphy改进的种子生长法，提供高产率大长径比金纳米棒的制备，因具有操作简单和条件温和等特点，被广泛应用于实验室中GNRs的合成。但是其制备过程中投料配比相对繁琐，而且常用还原剂抗坏血酸还原性较强，难以实现不同长径比的精确控制，因而对于不同长径比的GNRs简单可控制备造成一定影响，而且纯化步骤的离心过程简单，所得GNRs的纯度不高，因此，开发调控单一投料比的不同长径比 GNRs制备和多尺度GNRs纯化方法具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服上述种子生长技术在调控不同长径比金纳米棒上的不足以及纯化技术的欠缺，本发明提供葡萄糖调控原料制备不同长径比金纳米棒的方法。该方法中同时采用温差离心法对所得金纳米棒高效纯化。

本发明中，在制备过程中，通过单一调控硝酸银的浓度，再注入种子溶液在葡萄糖存在条件下实现金纳米棒的可控生长，制备出不同长径比金纳米棒；利用十八烷基三甲基溴化铵对温度灵敏而结晶的性质，低温高速离心去除金纳米棒吸附的十八烷基三甲基溴化铵，达到纯化效果。

本发明的技术方案具体介绍如下。

一种不同长径比金纳米棒的制备方法,，具体步骤如下：

(1)在十八烷基三甲基溴化铵和四氯金酸组成的混合溶液中，加入还原剂硼氢化钠进行反应，制备出2～3mmol/L、粒径在3～5nm之间的金纳米种子溶液；

(2)将十八烷基三甲基溴化铵溶液、四氯金酸溶液和硝酸银溶液混合后，加入葡萄糖溶液，再加入步骤(1)的金纳米种子溶液，通过单一调控硝酸银的加入量制备出不同长径比金纳米棒；

(3)将步骤(2)得到的金纳米棒混合溶液，先20～25℃的温度下6000～8000rpm离心去除混合溶液中十八烷基三甲基溴化铵，再10～15℃的温度离心去除金纳米棒表面十八烷基三甲基溴化铵，最后2～6℃离心，得到纯的金纳米棒。

本发明中，步骤(1)中，四氯金酸、十八烷基三甲基溴化铵和硼氢化钠的摩尔比为 1:(100～500):)(1～10)。

本发明中，步骤(2)中，硝酸银、四氯金酸、十八烷基三甲基溴化铵和葡萄糖的摩尔比为1:(1～10):(500～1000):(1～10)。

本发明中，硝酸银溶液、四氯金酸溶液、十八烷基三甲基溴化铵和葡萄糖溶液的浓度分别为0.0～0.1mmol/L,0.1～1.0mmol/L，10～100mmol/L和0.1～1.0mmol/L；硝酸银溶液和金纳米种子溶液的体积比为1:1～10:1。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明采用单一调控硝酸银浓度制备出不同长径比金纳米棒，同时与十八烷基三甲基溴化铵、四氯金酸、葡萄糖的投料比进行确定，具有单一投料比、调控范围广、粒度均匀、适合大批量生产等优点。

2、本发明采用葡萄糖代替传统的抗坏血酸作为金纳米棒合成的二次还原剂，由于葡萄糖的还原性较抗坏血酸温和，可实现金纳米棒的可控合成，具有绿色环保、操作简便和易于控制等特点。

3、本发明采用十八烷基三甲基溴化铵替代传统金纳米棒合成中使用的十六烷基三甲基溴化铵，由于十八烷基铵类阳离子表面活性剂具有较大的疏水性头部基团，可以有效抑制了金纳米棒的侧面生长，从而得到高产率形貌均匀的金纳米棒。