[发明专利]一种狗骨状金纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种棒状金纳米晶的制备方法，具体涉及一种狗骨状金纳米晶（dogbone-like gold nanocrystals）的制备方法。

背景技术

近年来，具有各向异性的金纳米棒因具有独特的可调光学性质和几何结构，在生物分析中有着潜在的应用价值，受到研究者们的广泛关注。金纳米棒是一种尺寸从几纳米到上百纳米的棒状金纳米粒子。金作为一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米材料沿袭了其体相材料的性质，具有相对稳定却非常丰富的物理化学性质。金纳米棒具有随长径比变化而从可见到近红外光区连续可调的表面等离子体共振吸收峰，极高的表面电场强度增强效应，极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。由于其独特的光学、光电、光热、光化学以及分子生物学性质，致使金纳米棒在材料科学界一直受到强烈关注，在光学传感、生物医疗等领域具有较好的应用前景。

当金纳米棒的微观形貌从等直径的棒状向骨头状棒变化时，等离子体共振吸收光谱也随之发生变化，这种形貌的金纳米结构引起科学家们的广泛兴趣。已报到的狗骨状金纳米晶通常采用三步法制备而得：第一步，制备金种子溶液和生长溶液；第二步，将种子溶液加入生长溶液中，利用种子诱导法制备出金纳米棒；第三步，以金纳米棒作为种子，在含有特定的化学试剂（例如碘离子）的溶液中使金纳米棒进一步生长出骨头状结构。此方法需要先得到柱状纳米棒，再以此为前驱体进行二次修饰得到狗骨状纳米晶，操作过程相对复杂、繁琐。因此，迫切需要探索一种操作简单、重复性好的狗骨状金纳米晶的制备方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种狗骨状金纳米晶的制备方法，该方法不需预先制备柱状纳米棒，可在生长溶液中直接得到狗骨状金纳米晶，操作简单。

本发明利用简单的种子生长合成法，通过对种子溶液和生长溶液的调整，不需要以金纳米棒为前体进行二次修饰即可直接得到狗骨状产品，将制备方法由三步变为两步，简化了操作过程。具体技术方案如下：

一种狗骨状金纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

（1）在氯金酸水溶液中加入十六烷基溴化铵水溶液，然后加入硝酸银溶液，充分混合均匀后加入抗坏血酸，搅拌混匀，得生长溶液；

（2）将十六烷基溴化铵水溶液和氯金酸水溶液混合，然后加入硼氢化钠溶液，继续搅拌，待溶液颜色变为棕黄色时，即得种子溶液；将所得种子溶液立即加入生长溶液中，搅拌混匀后，静置生长，得狗骨状金纳米晶。

上述步骤（2）中，加入硼氢化钠溶液后搅拌2-20min即可得棕黄色种子溶液。

上述步骤（1）中，硝酸银在生长溶液中的最终浓度为75～200 μmol/L。

上述步骤（1）中，十六烷基溴化铵在生长溶液中的浓度为0.095-0.1 mol/L；氯金酸水溶液在生长溶液中的浓度为0.7-0.75 mmol/L；抗坏血酸在生长溶液中的浓度为0.95-1 mmol/L。

上述步骤（2）中，十六烷基溴化铵在种子溶液中的浓度为0.094-0.1 mol/L；氯金酸水溶液在种子溶液中的浓度为0.28-0.3 mmol/L；硼氢化钠在种子溶液中的浓度为0.56-0.6 mmol/L。

上述步骤（2）中，每41-42ml的生长溶液中加入0.08ml的种子溶液。

上述步骤（2）中，种子溶液在27-35℃下加入生长溶液中，并在此温度下静置生长。

上述步骤（2）中，种子溶液在生长溶液中静置生长0.5～20h。

上述步骤（2）中，种子溶液中的金种子的直径为几个纳米。

本发明所得狗骨状金纳米晶的上、下两端均具有两个凸起，使整个纳米晶具有类似狗骨头的形貌。所得狗骨状金纳米晶宽度为15-25 nm，长度为30-50 nm。

本发明制备方法中，先以氯金酸（HAuCl₄）为原料，以硼氢化钠（NaBH₄）为还原剂，在表面活性剂存在的情况下将金离子（Au³⁺）还原为几个纳米大小的金种子。本方法所用的种子溶液为新鲜的种子溶液，现配现用，不能将种子溶液进行长时间的陈化。新鲜的金种子晶面更利于直接生长为狗骨状金纳米晶。