[发明专利]四杈金纳米粒子、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种四杈金纳米粒子、制备方法及其应用。本发明提供的四杈金纳米粒子的单臂长度为10‑30nm，单臂宽度为5‑15nm；所述四杈金纳米粒子的四个枝杈的生长方向均为110方向，且空间对称性归属于D_2d点群；所述四个枝杈为两组枝杈，每组有两个相互垂直的枝杈，且所述两组枝杈所在平面互相垂直；所述配体A为阳离子表面活性剂。所述四杈金纳米粒子的吸收光谱峰窄且强度高、单分散性好且形貌可控，制备方法简单温和、反应速率快、重复性高且易规模化。

技术领域

本发明涉及一种四杈金纳米粒子、制备方法及其应用。

背景技术

金属纳米材料相比于体相材料在光电、催化、磁学等方面拥有更为优异的性质。金作为一种贵金属材料，化学性质十分稳定，金纳米粒子除了拥有体相材料的这一性能外，还表现出丰富的物理化学性质；并且，其物理化学性质可以通过改变其尺寸及形貌来调控，极大程度地拓展了金纳米粒子的应用领域，也因此使得控制金纳米粒子的形貌这一课题备受人们关注。

迄今为止，已有多种形貌的金纳米粒子可被良好制备及调控，包括：金纳米球，金纳米棒，金纳米立方体，金纳米三角，金纳米花，金纳米双锥等。在众多金纳米粒子形貌中，枝杈状金纳米粒子在催化、表面增强拉曼光谱、生物医学、光热转换、以及等离子体共振方面都有非常广泛的应用价值。

目前，许多研究组对如何合成高产率，重复性好且形貌(包括杈的数目，长度以及空间结构)可控的金纳米枝杈结构进行了大量研究工作。例如枝杈状金纳米粒子由SihaiChen小组首先制备出来[J.Am.Chem.Soc.2003,125, 16186-16187.]。该方法制备得到的金纳米粒子单个粒子上枝杈个数不确定，体系中同时存在一杈、二杈、三杈、四杈形貌的粒子，且四杈的产率仅为3％，大大降低产物的单分散性与重复性。

文献[Crystal GrowthDesign,2009,9,1146-1152.]报道了反应体系中引入乌洛托品合成了产率80％的三杈金纳米粒子，然而粒子的光谱图谱较宽且粒子稳定性较差，因此会大大阻碍粒子的应用。

Wang Qu-Quan[J.Phys.Chem.C,2014,118,9659–9664.]小组利用4-羟乙基哌嗪乙磺酸作为还原剂及封端剂一步合成了金纳米枝杈粒子，并且通过调节4-羟乙基哌嗪乙磺酸的浓度实现对金纳米枝杈粒子等离子吸收峰位及尺寸的调控。由于一步合成法对合成条件敏感度高，因此合成的枝杈纳米粒子均一度较低且难以精准地控制粒子的尺寸。

综上所述，能够方便快速的合成高产率，高重复性，高均一度且形貌可控的枝杈状金纳米粒子仍然是一个十分棘手的问题，这个问题会很大程度上阻碍枝杈状金纳米粒子的应用。因此，探究出一种高产率、单分散性好且形貌精准可控的合成方法仍具有十分广泛的应用前景和商业价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术制备的枝杈金纳米粒子的方法产率低、重复性低，或者制备得到的枝杈金纳米粒子尺寸不均一、形貌不可控或均一度差等缺点，从而提供了一种带有配体A的四杈金纳米粒子、制备方法及其应用。本发明通过采用特定的晶种法制备得到了四杈金纳米粒子。该制备方法简单温和、反应速率快、重复性高且易规模化，制备得到的带有配体A的四杈金纳米粒子吸收光谱峰窄且强度高、单分散性好且形貌可控。

本发明提供了一种四杈金纳米粒子，所述四杈金纳米粒子中带有配体A，所述四杈金纳米粒子每个枝杈的单臂长度为10-30nm，单臂宽度为5-15nm；所述四杈金纳米粒子的四个枝杈的长度和宽度都相同，其生长方向均为110 方向，且空间对称性归属于D_2d点群；所述四个枝杈为两组枝杈，每组有两个相互垂直的枝杈，且所述两组枝杈所在平面互相垂直；

所述配体A为阳离子表面活性剂。

本发明中，所述单臂宽度是指单臂长度为一半时所对应的枝杈的宽度。

本发明中，所述单臂长度可为11.0～28.2nm。