[发明专利]单晶金纳米圆球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单分散单晶金纳米圆球及其制备方法。

背景技术

金纳米粒子是一种贵金属纳米颗粒，这类颗粒具有独特的光学、电化学特性以及优异的热稳定性，尤为重要的是金纳米粒子具有良好的生物相容性，对蛋白质、酶及生物分子具有很强的吸附功能，使其在金属光子晶体、表面等离子体光学、表面增强拉曼散射（SERS）、化学和生物传感，光热治疗、生物医学检测、标签、药物输运等方面具有重要的应用价值。金纳米粒子的诸多优异性质主要由其尺寸及形貌所决定的。因此合成单分散的金纳米粒子对于以上应用至关重要。为了可控获得金纳米粒子，人们作了多种尝试和努力，发展了包括光化学、热化学、湿化学和生物化学在内的多种金纳米粒子合成方法。利用这些合成方法，人们目前已成功制备了如金三角片、金纳米带、金纳米棒、金纳米八面体、金纳米二十面体等多种具有一定规则形貌的金纳米粒子。此外，人们采用紫外光照、硼氢化钠或柠檬酸盐还原氯金酸（HAuCl₄）的方法来获得了3～10 nm多晶类球形金纳米粒子。进一步采用多步晶种生长技术获得了平均直径为20～90 nm多晶类球形金纳米粒子。但是用上述方法制备出的类球形金纳米粒子形貌不规则、大小不均匀、颗粒表面不光滑、颗粒内部存在大量缺陷及孪晶面。与上述规则形貌的金纳米粒子及类球形金纳米颗粒制备相比，合成单晶金纳米圆球的有效方法及工艺鲜有报道，即采用已报道的金纳米粒子合成方法，人们还不能合成大小均匀、尺度可调的单晶金纳米圆球。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有金纳米粒子制备技术中的不足之处，提供一种简便实用制备单分散单晶金纳米圆球的合成方法。本发明的另一目的是提供不同尺度单分散单晶金纳米圆球。

本发明中单分散单晶金纳米圆球典型合成过程是在环境气氛与一定温度条件下加热含有氯金酸（HAuCl₄）、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）及少量硝酸银（AgNO₃）、三氯化铁（FeCl₃）乙二醇溶液。

所述的单分散单晶金纳米圆球的制备方法，包括以下具体步骤：

（1）将邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA，Mw=100000-200000，20 wt%）水溶液添加到乙二醇溶液中，搅拌均匀后得到混合溶液；

（2）向邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）乙二醇溶液中依次加入氯金酸（HAuCl₄）及少量硝酸银（AgNO₃）、三氯化铁（FeCl₃）水溶液，获得反应前驱体溶液，其中，邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）、氯金酸（HAuCl₄）、硝酸银（AgNO₃）、三氯化铁（FeCl₃）的浓度分别为0.005-0.5摩尔/升、0.0001-0.01摩尔/升、0.00001-0.0001摩尔/升和0.000000025-0.00000175摩尔/升；

（3）将反应前驱体溶液置于150-250摄氏度下反应0.5-12小时，制得单晶金纳米圆球胶体溶液，溶液颜色为红色；

（4）获得的单晶金纳米圆球胶体溶液用高速离心机离心分离，在转速5000-14500转/分钟条件下离心10-100分钟后，移去离心管中无色溶液，得到红色沉淀产物；

（5）用溶剂超声清洗获得的红色沉淀产物，制得单分散单晶金纳米圆球。

本发明的有益效果：

（1）该方法制备的产物为单晶金纳米颗粒，其形貌为表面光滑圆球形，颗粒尺度均匀，分散性好；

（2）单晶金纳米圆球在水或乙二醇等溶液中具有非常好的分散性与稳定性，能够在室温、环境气氛条件下长时间保存且不发生形变或团聚沉淀；

（3）该方法制备的单晶金纳米圆球不仅产率高，而且单晶金纳米圆球的粒径可通过如反应前驱体溶液的浓度、反应时间、反应温度等实验参数来进行有效调控，通过控制制备参数，可制备不同尺度的单分散单晶金纳米圆球；

（4）单晶金纳米圆球对520～600纳米的可见光具有明显的吸收性能，且其吸收峰可在520-600 纳米范围内通过金纳米圆球尺度有效调控；

（5）本发明的制备仅需通用的普通设备，而不需专用设备，工艺过程简单易操作；

（6）本发明的所用原料丰富、无污染且价廉易得，特别适合单分散单晶金纳米圆球的大批量、低成本制备，不仅适合工业化的大规模生产，还易于商业化的应用。

附图说明