[发明专利]一种金纳米棒材料的可控腐蚀方法

说明书

本发明公开了一种金纳米棒材料的可控腐蚀方法，首先使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与油酸钠(NaOL)作为双表面活性剂，采用种子介导法(seed‑mediated)合成金纳米棒。将一定量的CTAB与氯金酸(HAuCl₄)混合与瓶中，再加入冰水混合物配制而成的硼氢化钠(NaBH₄)，经磁力搅拌器剧烈搅拌2分钟后溶液由金黄色变成棕黄色。静置30分钟，此为种子溶液；将对应低浓度的CTAB、NaOL在50℃下溶解于另一瓶中作为生长溶液，冷却至30℃左右，再加入硝酸银(AgNO₃)、氯金酸。在室温下搅拌60‑90分钟后溶液由金黄色变澄清；依次加入浓盐酸(37wt.％)、抗坏血酸(AA)与种子溶液。并用磁力搅拌器剧烈搅拌，之后恒温30℃静置12小时，得到金纳米棒原料。

技术领域

本发明涉及光子纳米晶体材料的制备领域，尤其涉及一种金纳米棒材料的可控腐蚀方法。

背景技术

近年来，由于金纳米棒在化学和生物传感、分子成像、光热治疗等领域的潜在应用，金纳米棒的研究受到了广泛的关注。为了获得具有理想尺寸和形状依赖性的光学性质和生物相容性的金纳米棒，有大量的方法已被研究与发展进行金纳米棒尺寸与形状的控制，例如，使用模板的化学合成、基于电化学或光化学的方法、种子介导的生长等等。由于金纳米晶体生长容易受外部环境所影响，因为一些不确定性以及误差最终生长出的材料有概率与预期有所不同，而重新生长所需的材料以及时间是较多的，此时，金纳米棒的可控腐蚀成为了一种调整方法，根据不同的尺寸需要对金纳米棒进行不同程度的可控腐蚀，可以弥补生长过程中的偏差。颗粒生长后的选择性腐蚀允许更精确地控制长径比。前人通过氰化物，Au³⁺，O₂和H₂O₂的氧化作用已经证明了这一点。可控腐蚀优先发生在纳米棒的末端，保持直径不变。因此，选择性地缩短金纳米棒，能够更精确地控制长径比，从而调控表面等离激元共振峰的位置。

发明内容

为了实现金纳米棒材料的可控腐蚀，本发明首先用NaOH催化TEOS水热反应，生长一层介孔二氧化硅材料，并将产物在50℃-70℃下加热，加入少量浓盐酸进行刻蚀。通过控制反应温度与浓盐酸的量进而调整反应速率。在不同反应时间下可得到不同腐蚀程度的金纳米棒样品。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种金纳米棒的可控腐蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1,制备种子溶液。

步骤S2,制备生长溶液并进行生长。油酸钠中的C-C双键将生长溶液中的Au³⁺还原为Au⁺，加入盐酸调控抗坏血酸酸根水解的速率，控制反应速率。Ag⁺目的为调节金纳米棒的转化率与形貌，与CTAB共同作用使金纳米晶体沿着两端生长成棒状。

步骤S3，将生长溶液离心清洗，加入NaOH，并按30分钟的时间间隔分6次加入TEOS溶液并搅拌。将步骤S2中合成的金纳米棒产物表面包裹介孔二氧化硅。离心清洗后以1:1的比例加入水与乙醇分散，并加入少量浓盐酸，加热。

其中，所述步骤S1包括以下步骤：

S10:将10mL 0.1M CTAB与0.25mL 10mM HAuCl₄混合于瓶中，用冰水混合物与称量好的一定质量NaBH₄混合，配成0.01M溶液，并加入0.6mL于瓶中剧烈搅拌。溶液由金黄色变为棕黄色，此为种子溶液。

其中，所述步骤S2进一步包括以下步骤：