[发明专利]一种金纳米粒子单分子膜层结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种金纳米粒子单分子膜层结构的制备方法，包括以下步骤：将HAuCl₄、表面活性剂和还原剂引入到多元醇中，混匀，加热形成Au纳米晶体混合溶液；加入HAuCl₄溶液进行化学刻蚀，获得单分散的金纳米溶液；加入无水乙醇，形成纳米金颗粒AuNPs，将Au NPs再分散到1‑丁醇中，形成金纳米悬浊液，将金纳米悬浊液连续滴入容器边缘附近的水面，静置待1‑丁醇挥发完全，将有机溶剂快速连续地添加到水面上，得到金纳米粒子单分子膜层结构。该方法通过加入乙醇，利用毛细管梯度诱导自组装策略，采用有机溶剂对金膜压缩，制成金纳米粒子单分子膜层结构，操作简单，形成的金膜排列紧密，取用方便，无咖啡环效应。

技术领域

本发明属于金纳米粒子技术领域，具体涉及一种金纳米粒子单分子膜层结构的制备方法。

背景技术

Au纳米粒子(NPs)在二维单层膜中的常规组装近年来受到越来越多的关注，因为它们在化学和生物传感器、光催化、光子、电子器件等方面具有潜在的应用前景。这些二维周期性Au NP阵列可以在相邻Au NP之间引起强的可调近场耦合表面等离子体共振(SPR)，从而产生一些新的物理特性，例如，具有六边形密排(HCP)排列的Au NP阵列表现出特定的光学共振，并诱导产生分布相对均匀的“热点”，这是非常有用的表面增强拉曼散射。

迄今为止，各种“自下而上”的自组装方法已经被开发出来，以制备Au NP阵列薄膜，包括滴铸法、溶剂蒸发的咖啡环的模式、自发油水界面自组装、和朗缪尔-布洛杰特(LB)技术。值得注意的是，超大规模的2D Au NP阵列(cm²)的制造，代表了将纳米粒子集成到具有新功能的光学器件中的重大一步，例如，用于传感器和纳米光子学的等离子体超材料中，LB技术和油水界面自组装技术可以有效地实现可转移的大规模Au NP阵列。但是，LB技术需要特殊和精确的设备，通常仅限于疏水纳米粒子。油水界面自组装仅适用于亲水纳米粒子，形成的纳米阵列膜易碎，当油相完全蒸发时易断裂。此外，这种自组装过程通常会因油相蒸发而对环境造成危害，这极大地限制了其进一步应用。

现有关于空气-水界面上的单分子膜层，主要是针对某一种粒径、尺寸的金纳米粒子，如CN105731370A、CN113416546A等等，所涉及的技术均是基于溶液的表面张力以及溶剂极性的改良。

LB技术等需要特殊和精确的设备，通常仅限于疏水纳米粒子。油水界面自组装仅适用于亲水纳米粒子，形成的纳米阵列膜易碎，当油相完全蒸发时易断裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金纳米粒子单分子膜层结构的制备方法，该制备方法在单分散的金纳米溶液中加入乙醇，利用毛细管梯度诱导自组装策略，采用合适的有机溶剂对金膜的压缩，制成金纳米粒子单分子膜层结构，该方法操作简单，形成后的金膜排列紧密，取用方便，无咖啡环效应。

本发明的上述目的可以通过以下技术方案来实现：一种金纳米粒子单分子膜层结构的制备方法，包括以下步骤：

(S1)将Au的前驱体HAuCl₄、表面活性剂和还原剂引入到多元醇中，混匀，得混合液，将混合液加热以形成Au纳米晶体混合溶液；

(S2)在Au纳米晶体混合溶液中加入HAuCl₄溶液进行化学刻蚀，获得单分散的金纳米溶液；

(S3)在单分散的金纳米溶液中加入无水乙醇，形成纳米金颗粒AuNPs，将Au NPs再分散到1-丁醇中，形成金纳米悬浊液，将金纳米悬浊液连续滴入容器边缘附近的水面，静置待1-丁醇挥发完全，将有机溶剂快速连续地添加到水面上，得到金纳米粒子单分子膜层结构。

在该金纳米粒子单分子膜层结构的制备方法中：

优选的，步骤(S1)中所述表面活性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)。

优选的，步骤(S1)中所述还原剂为HCl溶液或柠檬酸钠溶液。