[发明专利]金纳米三角片的制备方法以及基于该方法制备金纳米圆盘及金纳米六角片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金纳米颗粒的制备技术领域，特别涉及一种基于种子介导法制备金纳米三角片、金纳米圆盘以及金纳米六角片的方法。

背景技术

金是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米颗粒沿袭了其体相材料的这个性质，因此具有相对稳定、却非常丰富的化学物理性质。金纳米颗粒具有极高的表面电场强度增强效应，极大地光学吸收、散射截面，以及从宽范围连续可调的光热转换效率。由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，金纳米颗粒在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。

到目前为止，多种形貌的金纳米颗粒已被制备出来，如：金纳米球、金纳米棒、金纳米双锥、金纳米片。相比于金纳米双锥和金纳米片，金纳米球和金纳米棒的制备工艺简单、形貌可控性好。其中，因金纳米棒的等离子体共振峰由其长径比决定，可在较宽的波长范围(550–1550nm)连续可调，而获得了科技工作者的强烈关注和大量研究。相比金纳米棒，金纳米片具备更突出的各向异性性质，更强的电场增强效应，原子级别平坦表面以及对局域介电环境更高敏感度等优点，这使得金纳米片成为生物传感、光学存储、催化、纳米电子学以及临床治疗等领域更好的选择。

迄今为止，有大量科学家投入到金纳米片的可控制备研究中，并发展了大量制备金纳米片的方法，包括高分子辅助合成法、生物分子辅助合成法和无种子一步反应法等。但是，这些制备方法均存在着制备得到的金纳米片的尺寸均匀性差、产率不高、杂质较多等缺点。最近的一个中国专利申请CN104308179A中公开了一种金纳米三角片的快速制备方法，虽然其宣称该方法制备得到的金纳米三角片的产率在90％以上，但是，该方法是一种无种子生长法，其具有生长条件苛刻，重复性差的缺点。

时至今日，金纳米片的简易、可控制备依旧是一个具有挑战性的工作，此极大限制了其在各科技领域的推广应用。因此，合成尺寸均匀、产率和纯度高、厚度可调控的金纳米片对其实际应用具有非常重大的意义。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有金纳米片制备方法存在制备得到的金纳米片的尺寸均匀性差、产率低、杂质较多等缺点的技术问题，本发明的目的在于提供一种操作简便、重复性高、高效的金纳米三角片的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了这样一种金纳米三角片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备纳米金种子溶液：在室温条件下，向浓度为0.00003～0.003M的柠檬酸钠水溶液中加入0.03～10mM的四氯金酸水溶液，将上述溶液与0.0001～0.01M的硼氢化钠水溶液混合后，静置2～5小时后得到纳米金种子溶液；

(2)制备金纳米三角片：向浓度为0.025～0.1M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，分别加入浓度为0.001～0.02M的四氯金酸水溶液、浓度为0.005～0.02M的碘化钾或碘化钠水溶液以及浓度为0.01～0.2M的氢氧化钠水溶液，混合均匀后加入浓度为0.01～0.5M的抗坏血酸水溶液，然后再向其中加入步骤(1)制备得到的纳米金种子溶液，该混合溶液在室温下静置18～24小时后得到金纳米三角片溶液；

(3)弃去上清液，即得金纳米三角片。

进一步地，上述金纳米三角片的制备方法还包括以下步骤：

(4)纯化金纳米三角片：在步骤(3)之前，先将步骤(2)得到的金纳米三角片溶液离心分离，弃去上清液，向下部沉淀物中加入浓度为0.01～0.5M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，再用频率高于20000赫兹的超声波分散均匀，之后静置3～24小时，得到纯化金纳米三角片溶液。

优选地，步骤(1)中，所述柠檬酸钠水溶液、所述四氯金酸水溶液和所述硼氢化钠水溶液的体积比为1～5：1～5：0.1～1。

优选地，步骤(2)中，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液、所述四氯金酸水溶液、所述碘化钾或碘化钠水溶液、所述氢氧化钠水溶液、所述抗坏血酸水溶液以及所述纳米金种子溶液混配的体积比为10～60：1～10：0.1～3：0.1～1：0.01～1：0.01～2。

优选地，步骤(2)中，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.05～0.075M。

优选地，步骤(4)中，离心分离过程的转速为2000～12000rpm，时间为5～60min，温度为10～40℃。