[发明专利]一种基于种子生长法制备水母形状金铜异质结构材料的方法

说明书

本发明公开了一种基于种子生长法制备水母形状金铜异质结构材料的方法，在十六烷基胺存在下，以具有尖锐尖端的金纳米花作为种子，以铜盐为铜源，因为金和铜之间存在巨大的晶格失配，金纳米花不在中心位置，而铜会沿着它的某一侧面选择性生长，实现了水母形状的金铜异质结构材料的制备。本发明所采用的金纳米花具有尖端，有利于增强局域电磁场，而铜的光学性质在可见光范围内，当铜在其一端生长时，离心洗涤时所用CTAB浓度和铜盐浓度对铜在金纳米花上的过度生长起着至关重要的作用，并决定了Au‑Cu纳米结构的形貌。本发明方法简单易行，容易推广，在表面增强拉曼散射中具有良好的应用前景，为等离子激元光热纳米结构的设计提供了一种新的思路。

技术领域

本发明属于纳米合成技术领域，具体涉及一种基于种子生长法制备水母形状金铜异质结构材料的方法。

背景技术

金属纳米结构在技术上显示出很多有用的特性，可以通过微调某些参数来调整其尺寸、形状和成分。在许多情况下，金属纳米结构的形状或形态对于其性质及在特定应用中的适用性方面起着最关键的作用。改变纳米结构金属的几何形状可以显著改变其表面等离激元共振特性。对于具有各向异性形状的纳米结构，特别是本发明中用到的金纳米花，能够实现等离激元场增强，这使得它们可以用于表面增强拉曼散射(SERS)、传感、成像和光热治疗。铜是一种廉价和丰富的金属，铜的光学性质在可见光范围。纳米铜材料在催化、能量转换、传感等方面都具有广泛应用，其形状和表面化学控制是纳米铜合成中的一个重要研究领域，有望实现在可见光区域显示的局域表面等离激元共振。关于金铜异质结构的制备已经有过相关报道，但目前所得到的纳米结构都具有一定的对称性，甚至大部分都具有高度对称性，这些纳米结构在光学力以及纳米马达的应用方面存在缺陷，因此获得高度不对称的金铜纳米结构是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便、通用的种子生长法来制备具有高度不对称性的水母形状金铜异质结构材料的方法。

针对上述目的，本发明所采用的技术方案由下述步骤组成：

1.制备具有尖锐尖端的金纳米花

向去离子水中加入十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，并加入氯金酸、硝酸银、浓盐酸、抗坏血酸，进行充分搅拌，得到生长液；将金银合金纳米颗粒溶液作为种子加入生长液中，常温静置生长1～3小时后，用十六烷基三甲基溴化铵水溶液离心洗两次，弃去上清液，得到具有尖锐尖端的金纳米花溶液。

2.制备水母形状金铜异质结构材料

将十六烷基胺(HAD)加入去离子水中，加热搅拌溶解后加入步骤1所制备的具有尖锐尖端的金纳米花溶液，搅拌均匀后依次加入铜盐、抗坏血酸，再次搅拌均匀后，所得混合液常温静置1～3小时，离心分离，弃去上清液，得到水母形状金铜异质结构材料。

上述步骤1中，优选生长液中十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的总浓度为20～40g/L，十六烷基三甲基溴化铵与十六烷基三甲基氯化铵的质量比为1:5～10。

上述步骤1中，优选生长液中硝酸银的浓度为0.02～0.2mmol/L，硝酸银与氯金酸、盐酸、抗坏血酸的摩尔比为1:3～8:150～250:5～10。

上述步骤1中，优选所述金银合金纳米颗粒溶液中银与金的摩尔比为30～50:1。

上述步骤1中，优选所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.01～1.5mmol/L。

上述步骤1中，所述具有尖锐尖端的金纳米花溶液的红外吸收波长为600～1000nm。

上述步骤2中，优选将十六烷基胺加入去离子水中，在65～120℃下加热搅拌溶解。