[发明专利]一种简单制备网状结构Au‑Ag双金属纳米粒子薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属纳米粒子薄膜的制备技术领域，具体涉及一种网状结构Au-Ag双金属纳米粒子薄膜的制备方法。

背景技术

相比于单一粒子状纳米金属而言，具有二维组装结构的金属纳米粒子薄膜材料，由于其组装基元之间的相互作用导致纳米金属的电荷传输和能量输运更加有效，因而具有更为丰富的集合性质和协同效应。同时，这种组装结构在很大程度上提高了纳米金属的分散稳定性，并可为纳米金属的进一步应用和器件化提供可能。以纳米金、银形成的金-银双金属复合纳米结构同时兼具两种金属的性能，且两种纳米金属的复合结构的界面性能和电子结构等可赋予双金属优异的物理化学性质，因而在化学和生物传感、光热治疗、电化学和催化等领域具有重要的应用研究价值。

通常情况下，金属纳米粒子薄膜的制备方法主要有在固体基质表面组装和利用界面自组装。其中，在固体基质表面组装的方法是利用功能分子(如：季铵阳离子型聚电解质、巯基化合物等)修饰固体基质表面(如：石英玻片、铜片等)，通过功能分子与纳米粒子间的作用，使得金属纳米粒子吸附到固体基质表面而得到金属纳米粒子薄膜。这类方法需要人为提供一个平整的基质作为固载材料，才能形成薄膜，并且不能制备出网状结构的薄膜。

界面自组装法不仅可以制备出致密结构的纳米粒子薄膜，又可以制备出具有网状结构的纳米粒子薄膜。对于二维网状结构的纳米粒子薄膜的制备，常用的界面自组装包括液-液界面和气-液界面自组装两种方法。液-液界面自组装需要有机相和修饰剂的加入，其作用是为了增加纳米粒子的疏水性，使其能从水相转移至两相界面处组装成薄膜，常用的有机相如：甲苯、氯仿等，修饰剂如：巯基化合物及阴/阳离子聚电解质等，但是这种方法制备的纳米粒子薄膜在应用过程有一定的局限性。Ganpati Ramanath小组(Langmuir 2004,20,5583-5587；Chem.Commun.,2005,1435–1437)以甲苯作为有机相，使纳米粒子表现出疏水性，从而转移至甲苯-水界面形成二维薄膜。这种方法制备的纳米薄膜表面覆盖有一层甲苯分子，甲苯能使金纳米粒子的表面钝化，不利于纳米薄膜的利用。并且，去除甲苯覆盖层需要300℃的高温；而Edward S.Yeung小组(Nanotechnology 21(2010)145608(6pp)；Materials Chemistry and Physics 119(2010)153–157)以微溶于水的正丁醇作为油相，正丁醇既可以充当油相，又可以充当诱导剂，诱导金纳米粒子移至两相界面，10天后形成网状结构的纳米粒子薄膜。该制备方法耗时较久，需要人为的抽走大部分有机相。

与液-液界面自组装相比，气-液界面自组装常常需要一个加热、蒸发溶剂的过程，以加速纳米粒子的布朗运动，促使纳米粒子薄膜的形成，或者需要加入一定的诱导剂，诱导辅助纳米粒子漂浮至气-液界面发生组装形成薄膜。液相一般利用纯水或水-醇混合体系。Shaojun Dong小组(Crystal Growth&Design,Vol.7,No.9,2007)利用果糖作为还原剂和保护剂，在90℃下，HAuCl₄与果糖发生反应，10h后Au纳米网络结构会在气液界面自发形成。此方法虽然没有额外诱导剂的加入，但是制备网络结构薄膜需要较高温度，并且形成的网络结构中粒子的形状、尺寸不均一；Zhuang Li小组(Applied Surface Science 257(2011)7150-7155)在乙醇-水相中，以肉桂酸为诱导剂，利用硼氢化钠还原硝酸银得到银纳米粒子，肉桂酸覆盖在纳米粒子表面，增强了粒子的疏水性，从而实现了银纳米粒子形成二维纳米薄膜。Yongdong Jin小组(ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,8,1594-1599)制备了一种具有空心结构的Ag-Au双金属网状纳米粒子薄膜，但其合成过程需要加热、煮沸，且制备得到的中空纳米粒子尺寸较大，网络结构形成不均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种以水为溶剂，无需加入诱导剂，在常温条件下制备网状结构Au-Ag双金属纳米粒子薄膜的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、合成含Ag的Au种子