[发明专利]一种非对称枝杈纳米结构的制备方法

说明书

一种非对称枝杈纳米结构的制备方法，首先利用柠檬酸钠还原法合成纳米金球，再用制备好的纳米金球作为前体，在纳米金球一侧外围包裹聚苯乙烯，制备聚苯乙烯、金球的二聚体结构Au@Ps；然后在Au@Ps的金表面进行二次枝杈生长，合成具有枝杈的金、聚苯乙烯二聚体，最后将上述二聚体胶体纯化后中加入四氢呋喃，溶解聚苯乙烯部分，得到非对称性半边枝杈金纳米颗粒；通过上述方法制备所得的半边枝杈金纳米颗粒，均一性较好，非对称性可调控。

技术领域

本发明属于纳米光学材料技术领域，特别涉及一种非对称枝杈纳米结构的制备方法，具体是一种非对称性可调控的半边枝杈纳米颗粒的制备方法。

背景技术

贵金属纳米颗粒具有局域表面等离子体共振效应(LSPR)，使其具有独特的光学性质及电学性质。LSPR是金属纳米结构上电子云集体振荡产生的一种光学现象，它导致入射电磁波的散射和吸收，表现为消光光谱中的强波峰值，而对于近场，在金属纳米结构表面产生局部电磁场，并形成局部场增强。局部场增强的应用包括SERS、光催化、等离子荧光增强、等离子太阳能电池、等离子太阳能水分解、生物传感和成像等。而贵金属纳米颗粒的形态、大小和组成极大程度上影响其表面等离子体共振效应的频率、强度和分布，从而改变其局部场增强分布和强度。例如，金或银纳米棒、纳米立方体和纳米球壳是常见利用其表面场增强效应制作SERS基底的贵金属纳米颗粒，但简单的对称贵金属纳米颗粒具有有限的场增强效应，也限制了其在拉曼增强等方面的应用。而表面具有多分支结构的贵金属纳米颗粒，由于尖端效应，可以实现更强的局部电场增强，而多分支结构之间形成的间隙结构也可以产生强大的局部电场；同时低对称性结构可以为纳米颗粒提供丰富的LSPR效应，展现为丰富的对称性依赖光谱特征和非对称局部场增强效应。上述两种特征结构极大有利于贵金属纳米颗粒在生物光谱传感、光电能量转换方面的应用；因此，非对称性枝杈结构的制备与应用近年来引起广泛关注，但直接调控非对称形貌主要方法为模板法，例如LiYang等人2017年在AdvancedFunctional Materials发表的文章《Fe2O3NanoneedlesonUltrafineNickel NanotubeArraysasEfficientAnodeforHigh-PerformanceAsymmetric Supercapacitors》，采用的就是模板法，但是湿化学方法合成的均一性和可调控性较差。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种非对称枝杈纳米结构的制备方法，基于二聚体制备和二次枝杈生长，该方法具有重复性高，均一性好，非对称性可控的优点，可制备具有半边枝杈的金纳米颗粒。

为达到以上几个目的，本发明采用以下的技术方案予以实现：

一种非对称枝杈纳米结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先，利用柠檬酸钠还原法制备纳米金球；

(2)以纳米金球为前体，在纳米金球一侧外围包裹聚苯乙烯，制备聚苯乙烯、金球的二聚体结构Au@Ps；

(3)在Au@Ps的金表面进行二次枝杈生长，合成具有枝杈的金、聚苯乙烯二聚体；

(4)将二聚体纯化后加入四氢呋喃，溶解掉聚苯乙烯部分，得到非对称性半边枝杈金纳米颗粒。

步骤(1)具体步骤为：

向200-500mL水中加入25-50mM氯金酸2-5mL，磁力搅拌，煮沸后加入质量分数1％-5％的柠檬酸钠2-10mL；持续煮沸，溶液从黑色变为蓝色，最后变为红色，制备得到直径为40-100nm纳米金球溶液。

步骤(2)具体步骤为：