[发明专利]一种二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒及其制备方法，其是采用种子介导生长法制备骨头状的金纳米棒，然后将硅源在含强碱的金纳米棒溶液中进行水解，使生成的二氧化硅吸附金纳米棒表面，而制得所述二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒。本发明制备的金纳米棒具有骨头形状，并且具有独特的等离子体共振吸收峰，其横轴与纵轴等离子体共振吸收峰之间呈现出连续上升的趋势，使其在宽带范围的光吸收增强，从而可用于光‑电转换等新型电子器件的制备。本发明方法相对简单，重复性好，所使用的原料广泛易得，生产成本低廉，适于大范围生产推广。

技术领域

本发明属于纳米材料合成领域，具体涉及一种二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒及其制备方法。

背景技术

贵金属纳米结构具有独特的光学性质和优良的催化性能，在光学器件、生物传感、生物成像、疾病诊断检测及储氢材料、燃料电池及工业催化等方面具有广大的应用前景。在常用的贵金属中，Au和Ag纳米颗粒具有更强烈的表面等离子体共振（surface plasmonresonance, SPR）特性，也是少数几种表面等离激元振动吸收位于可见光波长范围的金属材料。金纳米颗粒的表面等离子体共振源自入射光与金纳米颗粒的自由电子的相互作用：当入射光的波长与自由电子的振动频率发生共振耦合即产生表面等离子体共振，在紫外-可见光谱上显示强的吸收峰。SPR峰的位置主要取决于纳米颗粒的形状、大小、环境介质条件及表面电荷等因素。

球形的金纳米颗粒呈现单一的表面等离子体共振吸收峰（520 nm左右），而棒状的金纳米颗粒则具有横向与纵向两个表面等离子体共振吸收峰。金纳米棒的纵向长度与横向长度的比值为长径比，其中纵向表面等离子体共振吸收峰的位置强烈依赖于金纳米棒的长径比。因此，制备不同长径比的金纳米棒颗粒，可以简单有效地将表面等离子体共振吸收峰从可见光区调至近红外区，实现表面等离子体共振吸收峰位置的调控。

目前金纳米棒的制备方法主要有硬模板法、光化学合成法、电化学合成法、种子生长法、微波合成法、非种子生长法等，其中种子生长法应用最为广泛，是金纳米棒湿化学合成的主要方法。随着金纳米棒可控合成的巨大进展，以金纳米棒作为种子进行再生长成为获得不同形貌贵金属纳米结构的有效方式。如在金纳米棒上再生长金可以得到不同头部形状（箭头状、骨头状、哑铃状等）纳米棒以及不同形状的纳米金（纳米星、十面体、八面体等）。

由于二氧化硅的透光性，二氧化硅包覆的核壳纳米结构可以在不影响核表面反应前提下阻隔核表面修饰材料的脱落，还可以用以调节核结构的表面等离激元共振吸收峰位置。因此，二氧化硅是一种理想的包覆材料。二氧化硅包覆的金纳米棒可以有效应用到其他领域（如光伏器件中等）以得到更好的性能。

发明内容

针对上述金纳米棒的背景及相关特性，本发明提供了一种二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒及其制备方法。该制备方法工艺简单，重复性好，所使用的原料广泛易得，生产成本低廉，适合大范围生产推广。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒，其是采用种子介导生长法制备骨头状的金纳米棒，然后将硅源在含强碱的金纳米棒溶液中进行水解，使生成的二氧化硅吸附金纳米棒表面，而制得所述二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒。

所述二氧化硅包覆的骨头状金纳米棒的制备方法包括以下步骤：

1）在CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）溶液中加入氯金酸溶液，然后加入NaBH₄溶液，30℃恒温条件下反应1.5 h，得到金纳米棒种子溶液；

2）另取CTAB溶液，在其中加入5-溴水杨酸，然后加入硝酸银溶液，再加入氯金酸溶液，30℃恒温条件下预还原2 h，最后加入抗坏血酸溶液，得到金纳米棒生长液；

3）将步骤1）所得金纳米棒种子溶液加入到步骤2）制得的金纳米棒生长液中，在30℃恒温条件下生长4 h~48 h，得到骨头状的金纳米棒溶液；