[发明专利]水溶性单分散大尺寸球形银纳米颗粒的合成方法

说明书

一种水溶性单分散大尺寸球形银纳米颗粒的合成方法，包括以下步骤：(1)配制柠檬酸钠溶液、氯化钠溶液、硝酸银溶液和抗坏血酸溶液；(2)将抗坏血酸加入到沸水中，再将其它三种溶液的混合溶液迅速加入含有抗坏血酸的沸水中，回流冷却，获得球形银纳米颗粒溶液；(3)将球形银纳米颗粒溶液加入超纯水混合搅拌，依次加入银氨络合物溶液和重新配制的抗坏血酸溶液；(4)常温下搅拌反应得到单分散大尺寸球形银纳米颗粒溶液，离心浓缩后再分散到柠檬酸钠溶液中储存。本发明采用抗坏血酸还原银氨络合物来生长制备单分散的球形银纳米颗粒，操作简单，能够获得其它现有方法无法得到的高质量、水溶性单分散大尺寸的球形银纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及一种水溶性单分散大尺寸(≥40纳米)球形银纳米颗粒的种子生长合成方法，具体地说是通过调控种子数目，利用抗坏血酸缓慢还原银氨络合物来生长制备水溶性单分散球形银纳米颗粒的方法，属于贵金属纳米颗粒合成技术领域。

背景技术

银纳米颗粒由于其独特的物理化学性质在光催化、传感器、抗菌医药、表面增强拉曼检测等领域具有重要的应用价值和潜能。球形银纳米颗粒在许多领域的应用都存在很强的尺寸依赖性，特别是在表面增强拉曼散射领域，大尺寸(≥40纳米)银纳米颗粒作为拉曼基底表现出了超高的增强性能，并且伴随着拉曼激发波长的红移，基底颗粒增强的最佳尺寸甚至会增大到几百纳米。单分散的银纳米颗粒具有优异的光学特性，而目前制备的均一单分散球形银纳米颗粒往往尺寸受限，一般不超过三十纳米，这大大限制了其在光学器件和拉曼增强等领域的应用。因此，合成制备均一的大尺寸单分散球形银纳米颗粒一直是研究工作的热点。

然而，由于银纳米颗粒生长的各向异性，直接合成的大尺寸(≥40纳米)球形银纳米颗粒，往往形貌不均一、尺寸受限、单分散性差，并且存在大量不同形貌的副产物，严重影响了银纳米颗粒后续的应用。

尽管多步注射生长法已经取得了比较成熟的进展，但是由于其步骤繁琐、产品品质容易受影响，大范围推广应用存在限制。相比之下，一步生长法制备大尺寸银纳米颗粒优点明显，操作简便、影响因素少、可重复性强，但目前的一步生长法多采用油相合成，而油相合成中的有机配体保护剂由于其毒性和难去除性限制了生物、催化等方面的应用。因此，水相中利用一步种子生长法制备银纳米颗粒仍旧是一个难题，特别是形貌均一的大尺寸(≥40纳米)水溶性球形纳米颗粒。这些问题的解决毫无疑问将大大拓宽银纳米颗粒在表面拉曼增强、生物医药、传感器等方面的应用。

发明内容

本发明针对现有的一步种子生长法制备单分散球形银纳米颗粒的不足，提供一种工艺简单、合成快捷的水溶性单分散大尺寸(≥40纳米)球形银纳米颗粒的生长方法，该方法能够精确控制整体尺寸，获得形貌均一的单分散大尺寸球形银纳米颗粒。

本发明的水溶性单分散大尺寸球形银纳米颗粒的合成方法，包括以下步骤：

(1)使用超纯水将柠檬酸钠、氯化钠、硝酸银和抗坏血酸分别配制成柠檬酸钠溶液、氯化钠溶液、硝酸银溶液和抗坏血酸溶液；

所述步骤(1)柠檬酸钠溶液的质量百分比浓度为1％，氯化钠溶液的浓度为20毫摩尔/升、硝酸银溶液的质量百分比浓度为1％，抗坏血酸溶液的浓度为100毫摩尔/升；

(2)室温下将柠檬酸钠溶液、氯化钠溶液和硝酸银溶液混合成为混合溶液，将抗坏血酸加入到正在加热沸腾的沸水中，再将混合溶液迅速加入含有抗坏血酸的沸水中；

所述步骤(2)中柠檬酸钠溶液、氯化钠溶液、硝酸银溶液和抗坏血酸溶液的体积比100:20:25:10。

所述步骤(2)中柠檬酸钠溶液、氯化钠溶液和硝酸银溶液混合时间为3-5分钟。

所述步骤(2)中将抗坏血酸加入到正在加热沸腾的沸水中1分钟后再将混合溶液迅速加入含有抗坏血酸的沸水中。

(3)保持沸腾，加热回流后冷却至室温，获得水溶性单分散小尺寸的球形银纳米颗粒溶液；