[发明专利]一种类球形金颗粒及其逐级快速合成方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米颗粒合成技术领域，涉及一种由金颗粒种子合成更大类球形金颗粒的快速合成方法。

背景技术

贵金属纳米颗粒在电子、催化、光学以及能源等领域具有潜在的应用前景。其中，金、银和铜纳米颗粒因强的局域表面等离激元共振特性，在等离基元光子学和表面增强的光谱技术应用方面脱颖而出。其中，纳米金颗粒因其较高的化学稳定性和较好的生物相容性，在生物传感、药物递送、疾病诊断与治疗、生物成像等与生物医学密切相关的领域具有广阔的应用前景。

目前，合成纳米金颗粒比较成熟的方法主要有两种。一种是多晶金颗粒，采用Turkevich和Frens等(Turkevich,J.；Stevenson,P.C.；Hillier,J.Discuss.Faraday Soc.1951,55.Frens,G.Nature,Phys.Sci.1973,241,20–22.)提出的方法合成。该方法以柠檬酸钠为还原剂，在沸腾水中加入金盐，反应约30min，可获得直径在8-13nm的多晶金颗粒。G.Bast_us和Xiaokong Liu等(Neus G.Bast_us,Joan Comenge,Víctor Puntes.Kinetically Controlled Seeded Growth Synthesis of Citrate-Stabilized Gold Nanoparticles of up to200nm:Size Focusing versus Ostwald Ripening.Langmuir2011,27,11098–11105.Xiaokong Liu,Haolan Xu,Haibing Xia,Dayang Wang.Rapid Seeded Growth of Monodisperse,Quasi-Spherical,Citrate-Stabilized Gold Nanoparticles via H2O2Reduction.Langmuir2014,dx.doi.org/10.1021/la3027804.)以上述方法合成的金颗粒作为种子，采用柠檬酸钠或双氧水为还原剂，可逐步合成粒径为10-200nm的金颗粒。

另一种是单晶金颗粒的合成(Yiqun Zheng,Xiaolan Zhong,Zhiyuan Li,and Younan Xia.Successive,Seed-Mediated Growth for the Synthesis of Single-Crystal Gold Nanospheres with Uniform Diameters Controlled in the Range of5–150nm.Part.Part.Syst.Charact.2014,31,266–273)。由硼氢化钠和金盐反应得到2-3nm的单晶金颗粒为种子，以十六烷基三甲基氯化铵为表面活性剂，逐滴加入金盐合成金颗粒，以此为种子逐步合成粒径为5-150nm的金颗粒。

第一种方法的不足之处在于合成的金颗粒为明显的不规则多面体，球形度不够好；第二种方法的不足之处在于反应过于缓慢(加样速率2mL/h)，且不适合放量快速生产，且两者合成方法不兼容。

金颗粒由于其在SEM、TEM和AFM等电镜下具有很高的衬度，而且极其稳定，成为理想的小尺寸(50nm以下)标准物质的来源。但是，由于已有技术的金颗粒球形度低，且合成方法缓慢，限制了其大批量使用。

发明内容

针对已有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种类球形金颗粒的逐级快速合成方法，采用该方法得到的金颗粒尺寸窄和球形度好，且合成方法快，适于放量快速生产。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种类球形金颗粒的逐级快速合成方法，所述方法包括以下步骤：

将可溶性金盐、表面活性剂和还原剂配制成混合溶液，在快速搅拌下加入金颗粒种子，使其反应生长成为粒径为5～100nm的类球形金颗粒；

其中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或者十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的混合表面活性剂，还原剂为抗坏血酸，金颗粒种子为粒径为2～60nm类球形金颗粒。

本发明的方法中，采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和无毒的还原剂抗坏血酸，采用逐步合成法合成粒径为5～100nm的类球形金颗粒，其尺寸窄和球形度好，解决了已有技术由于球形度和大批量生产限制其应用的技术问题。