[发明专利]Au纳米材料/Au‑金属氧化物纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体而言，涉及一种Au纳米材料/Au-金属氧化物纳米复合材料的制备方法。

背景技术

近几年基于纳米材料的小尺寸效应、表面等离子体共振的拉曼、荧光增强效应以及光传输中光的偏振效应等发展起来的新型生物传感器件，能够在单分子水平上实现对生物分子(DNA、蛋白质、抗体等)的快速检测，在疾病识别和早期预测方面具有重要的应用，引起了广泛关注。其中基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的生物传感器件最近几年的发展尤为突出，成为超高灵敏度检测领域一个重要的方向。

通常，物质拉曼光谱信号都很弱。然而，研究表明，Au、Ag等贵金属纳米粒子均具有很强的局域表面等离子体共振效应，能够有效增强拉曼光散射信号强度。而在核壳结构中，核心材料与壳层材料之间的耦合作用能够进一步增强这种SERS效应。SERS效应应用于传感器领域，能够提高传感器的灵敏度，实现对微量化学药品，生物分子等物质的高灵敏、快速检测。

因此研究高折射率纳米金属氧化物与贵金属材料的复合，以及复合结构中核心材料与壳层材料之间的耦合对表面拉曼光散射信号的增强作用具有重要的现实意义。

近几年关于金纳米颗粒，Au-金属氧化物复合材料的研究越来越多。如：厦门大学化工学院田中群教授与美国佐治亚理工学院王中林教授合作研究壳层隔绝纳米粒子表面增强拉曼光谱用于蔬菜、水果表面残余农药的检测(Nature,464(2010)392-395)[5]；Trachta等将高效液相色谱与表面拉曼增强散射方法结合，测量了人血液和尿液中不同药品及它们的降解成分[6]；Nithipatikom等[7]使用强拉曼散射物质作为拉曼标记，并用银溶胶SERS增强这些拉曼标记的信号，利用共焦拉曼纤维技术探测了单个牛冠状动脉内的12-脂氧酶和环氧酶及肾小球细胞内血管紧张素II。

在这些Au NPs制备工艺中，采用柠檬酸钠还原氯金酸是目前最常采用的一种方法。该方法具有流程简单，成本低，生成Au颗粒质量好等优点。由于柠檬酸钠几乎不溶于乙醇，所以该还原方法多采用水溶液、水与乙醇或者甲醇的混合液作为溶剂，并且当采用水与乙醇混合液为溶剂时，乙醇的比例要小于50％。

采用水作为溶剂制备Au NPs具有以下几点不足。1.水具有较强的极性和表面张力，Au NPs在水溶液中容易产生团聚，因此一般需要添加一种或者多种保护剂和稳定剂，并不利于长期保存。2.(水具有相对较高的熔点(0℃))，因此反应一般需要高温条件。特别是，采用水做溶剂，不适合在0摄氏度以下环境制备金纳米材料以及金-金属氧化物复合材料。3.虽然可以生成粒径很小的Au NPs，但是粒径分布比较宽，尺寸较难控制。

相对而言，乙醇具有较低的表面张力和极性，是一种常用并且优异的有机分散剂，广泛应用于对纳米颗粒进行储存、分离和提纯。同时乙醇相对于水，具有更低的熔点(-114℃)。如果采用乙醇作为溶剂制备纳米Au颗粒，可以有效防止纳米颗粒的团聚，提高其分散性和活性，同时有望减少添加保护剂和稳定剂，并适合低温环境制备。

但是由于柠檬酸钠几乎不容易乙醇，所以以往的Au NPs制备方法，乙醇通常作为添加剂，用来改善水溶液的表面张力和极性，并且添加比例不超过50％。有报道甚至指出，在柠檬酸钠还原法制备Au NPs中，乙醇就其本身而言对Au NPs的生成是有害的。因此在纯乙醇溶液中，采用柠檬酸钠还原氯金酸制备Au NPs的关键之一，就是解决柠檬酸钠在乙醇溶液中的溶解问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种Au纳米材料/Au-金属氧化物纳米复合材料的制备方法，所述的Au纳米材料/Au-金属氧化物纳米复合材料的制备方法具有工艺简单、反应条件温和等优点；本发明采用柠檬酸钠还原氯金酸方法，能够在乙醇中制备得到粒径分布窄、均匀、尺寸可调的Au纳米材料/Au-金属氧化物纳米复合材料。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种Au纳米材料/Au-金属氧化物纳米复合材料的制备方法，利用柠檬酸钠乙醇溶胶还原氯金酸溶液或还原氯金酸与纳米金属氧化物的混合悬浊液，制备得到Au纳米颗粒或Au-金属氧化物纳米复合材料。