[发明专利]短长径比金纳米棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及金纳米棒的制备方法。

背景技术

金纳米粒子的物理化学及光电性质与其形貌和尺寸密切相关，常见的金纳米棒长径比为2-7，由于准一维形貌，表面等离子体共振吸收峰分裂为两个，520nm附近的横向表面等离子体共振吸收峰和一个特殊的纵向表面等离子体共振吸收峰，其中纵向表面等离子体共振吸收峰位置可通过改变金纳米棒长径比进行调节，从可见光区跨越到近红外区。金纳米棒有特殊的纳米特性，使得其在生物医学、化学催化、光学器件、光电子等领域有广阔的应用前景。

目前金纳米棒的制备方法主要有模板法、电化学法、种子生长法、光化学法。其中由Catherine J.Murphy提出(Adv.Mater.，2001，13，1389-1393)，Mostafa A.El-Sayed改进(Chem.Mater.，2003，15，1957-1962)的种子生长法因反应条件温和，操作简便，得到广泛应用。该方法通常采用CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)同时作为种子溶液和的表面修饰剂和生长溶液的形貌诱导剂，在种子生长过程中由CTAB作为形貌诱导试剂来控制尺寸和形状，可实现对金纳米棒长径比和纵向表面等离子体共振吸收峰的调控，从而实现其光学性质从可见光区向近红外光区的细微调节。然而，在上述文献公开的种子生长方法中，CTAB胶束环境虽然有利于金纳米棒颗粒的稳定性，但是CTAB分子在生长溶液中的大量存在带来了一些问题：(1)大量CTAB分子在金纳米棒表面稳定存在，使得金纳米棒表面的疏水化变得困难[Nikoobakht，B.；EI-Sayed，M.A.Langmuir 2001，17，6368]；(2)大量CTAB分子在金纳米棒表面稳定存在，使得金纳米棒表面的生物修饰变的更加困难，而且CTAB分子具有生物毒性，这样严重影响了金纳米棒颗粒在生物领域中的应用。

而且，按照现有技术中的种子生长法很难得到短长径比(长径比2左右)的具有较高产率和尺寸分布较宽的金纳米棒。

因而，本领域迫切需要提供一种高产率高质量短长径比金纳米棒的制备方法。

本发明人经过长期认真的研究发现，在种子生长法制备金纳米棒中，将常规制备金纳米棒的方法的生长溶液中的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)改用单头基双尾基阳离子表面修饰剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)，就可以解决现有技术中存在的问题，从而完成了本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种短长径比金纳米棒的制备方法，其包括如下步骤：1).金种子溶液的制备；2).生长溶液的制备；3).金纳米棒的生长；其特征在于将双十二烷基二甲基溴化铵作为生长溶液表面修饰剂加入生长溶液中。

在本发明的一个优选的方案中，其采用如下制备方法：

1).金种子溶液的制备：采用十六烷基三甲基溴化铵表面修饰剂溶液、强还原剂和四氯金酸制备得到金种子溶液；

2).生长溶液的制备：配制双十二烷基二甲基溴化铵、四氯金酸和硝酸银的混合溶液，其中双十二烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为0.004～0.01mol/L，然后向其中加入抗坏血酸溶液，振荡摇匀，溶液从橙黄色变为无色，即得到生长溶液；

3).金纳米棒的生长：将金种子溶液注入生长溶液中进行反应，即可得到短长径比的金纳米棒。

在本发明的一个方案中，步骤1).中所述的金种子溶液中十六烷基三甲基溴化铵的摩尔浓度为0.05～0.1mol/L，强还原剂与四氯金酸摩尔比为1.2。在一个优选的实施方案中，步骤1).中的金种子溶液的制备是在室温搅拌条件下进行的。

在本发明的另一个方案中，步骤2).中所述的四氯金酸溶液的摩尔浓度为1×10^-4～5×10^-3mol/L；步骤3).中控制金种子溶液与生长溶液中金元素摩尔比为1:25～100。

在本发明的另一个方案中，步骤2)中抗坏血酸与四氯金酸的摩尔比为1.5～2.5；硝酸银与四氯金酸的摩尔比为0.16～0.4。

在本发明的另一个方案中，在步骤1)制备得到金种子溶液后，将该溶液继续搅拌30分钟，以逸出多余的H₂。

在本文中，所述的强还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾。

在本发明的一个特别优选的实施方案中，本发明提供如下制备短长径比金纳米棒的制备方法：