[发明专利]一种一步法调控纳米金组装体形貌的方法

说明书

本发明涉及一种一步法调控纳米金组装体形貌的方法，其包括以下步骤：S1，配制氯金酸水溶液，并调控氯金酸溶液pH值；S2，在氯金酸水溶液上方加入环己酮溶液，并用保鲜膜封口，构建环已酮/水二元体系；S3，通过转子轻微搅拌环已酮/水二元体系；S4，在环已酮/水界面处，形成纳米金粒子组装层；S5，移除保鲜膜，待环己酮挥发完全后，取出纳米金组装体。该方法实现直接从氯金酸溶液向形貌可控的纳米金组装体转变，且过程中没有使用表面活性。因此，所制备的组装体粒子表面更为洁净，粒子间间距更小，组装体性能更佳。

技术领域

在本发明属于纳米材料自组装领域，具体涉及一种一步法调控纳米金组装体形貌的方法。

背景技术

相对于单独的纳米粒子而言，组装的纳米粒子由于粒子间的耦合效应展现出许多新颖或更强的性质，这些性质为制造具有特定的物理和化学性质的功能材料开辟了新途径。此外，纳米粒子组装也是将纳米世界与宏观世界连接起来的一个重要途径。

纳米粒子组装体的性质与单个纳米粒子的形态和粒子间的空间位置息息相关。其中，单个纳米粒子的性能主要由其尺寸和形状确定，粒子间的空间位置主要指粒子间的距离及取向等。例如，直径为10 nm的金纳米粒子（AuNPs）具有很高的催化活性，但与50 nm 的AuNPs相比，却无法产生足够的电磁场。由于等离激元杂交增加了电磁场的横截面，因此星形AuNPs在突出尖端的电磁能量比球形核更高。当两个AuNPs非常紧密地组装在一起时，它们的等离激元，激子和磁学之间可能会发生近场耦合，将产生新的增强。例如，当纳米粒子之间的间隙从10 nm减小到2 nm时，其电磁场可以增加几个数量级。因此，通过调控纳米粒子组装体中纳米粒子形貌与粒子间的距离，从而合成具有理想性质的纳米粒子组装体以满足实际应用的需要具有重要的意义。

目前，纳米粒子自组装策略通常包括两个主要步骤。首先，可控合成不同形貌的单分散纳米粒子，然后制备出具有特定功能的纳米粒子组装体。为了制备能够稳定存在的具有特定形状的纳米粒子，常常使用表面活性剂作为选择性钝化剂和稳定剂，一方面选择性吸附不同晶面，从而有利于制备具有理想形貌的纳米粒子，另一方面防止生成的纳米粒子聚集。然而，表面活性剂会增加纳米粒子表面的电荷密度，这不仅阻碍了随后的自组装过程，而且增加了粒子间的距离，削弱了组装体中纳米粒子间耦合效应。因此，在不使用表面活性剂的条件下，直接从金属盐溶液构建形貌可控的纳米粒子组装体具有重要的意义。

纳米金粒子是被最广泛使用的纳米粒子，也是构建纳米组装体最常用的粒子，其组装体在催化、传感、SERS检测等领域具有广泛的应用。。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种一步法调控纳米金组装体形貌的方法，实现直接从氯金酸溶液向纳米金组装体的转变，且纳米粒子的形貌可控，可有效调控纳米金组装体的性质。此外，由于没有使用表面活性剂，纳米粒子活性更高，且纳米粒子间的间距更小，耦合性能更好。

为此，本发明提供了一种一步法调控纳米金组装体形貌的方法，其包括以下步骤：

S1，配制氯金酸水溶液，并调控氯金酸溶液pH值；

S2，在氯金酸水溶液上方加入环己酮溶液，并用保鲜膜封口，构建环已酮/水二元体系；

S3，通过转子轻微搅拌环已酮/水二元体系；

S4，在环已酮/水界面处，形成纳米金粒子组装层；

S5，移除保鲜膜，待环己酮完全挥发后，取出纳米金组装体。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1的具体操作为：配制0.5 mM~10 mM的氯金酸溶度，浓度太低难以在界面形成一个整的自组装体，浓度太高反反应过快，所需形貌难以调控。选用HCl或NaOH溶液，调节氯金酸溶液pH值，可以尽量减少引进其它物质。因为，氯金酸本身还有Cl^-，而Na⁺离子对体系影响小。pH的调控机理主要是通过改变氯金酸氧化还原电位，从而改变纳米金粒子成核与生长过程，实现纳米粒子形貌可控。同时结合环已酮与水的低界面能特性，促进不含表面活性剂的纳米粒子界面自组装。