[发明专利]一种快速精准制备具有多重光吸收性能的银@金@银异质纳米棒的方法

说明书

本发明涉及一种快速精准制备具有多重光吸收性能的银@金@银异质纳米棒的方法。该方法具有工艺工程操作简便、实验重复性好、反应快、耗时短、反应温度低，获得的银@金@银异质纳米棒尺度可调、大小均一、产率高等优点，且其纵向吸收峰与硝酸银浓度存在良好的线性关系，可通过调控硝酸银浓度，按需制备对特定波长的光具有吸收性能的银@金@银异质纳米棒。制备步骤包括：（1）采用多元醇法在乙二醇中制备金十面体纳米粒子胶体溶液；（2）向步骤（1）获得的胶体溶液中添加硝酸银、碳酸氢钠、抗坏血酸水溶液后在50‑100摄氏度反应5‑30分钟。银@金@银异质纳米棒在表面等离子体光学、生物医学检测、光热治疗等方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于贵金属纳米材料制备技术领域，涉及一种快速精准制备具有多重光吸收性能的银@金@银异质纳米棒的方法。

背景技术

贵金属金@银异质纳米棒具有独特的多重表面等离子体共振吸收性能（SPR）和良好的生物相容性。这些特性使其在光催化、纳米集成光子学、光学传感、生物标记、医学成像、太阳能电池、表面增强拉曼散射(SERS)光谱等领域具有广阔的应用前景。人们通常用十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作表面活性，L-抗坏血酸(AA)作还原剂，在预制金纳米棒表面等角沉积银制备了金@银核壳异质纳米棒。然而，电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)研究结果表明在CTAB水溶液中采用种子诱导制备贵金属纳米粒子实验中存在贵金属盐的转化率低[J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3990]，即大部分贵金属离子未被还原形成目标产物，而是残留在合成体系中。这不仅造成了贵金属原料浪费，导致目标产物成本增加，而且规模化生产中残留的贵金属离子势必对环境造成影响。另一方面，目前制备的金@银核壳异质纳米棒随着存放时间增加，其颗粒形貌逐渐由棒状演变成了球形纳米粒子，进而失去了其独特的光学性能及应用。近来，人们以金十面体或纳米棒作种子，采用多步还原方法在多元醇中制备了银@金@银异质纳米棒，这提供了一种构筑银@金@银异质纳米棒的方法（J. Am.Chem. Soc. 2008, 130, 2940; Chem. Mater. 2013, 25, 34）。然而，该法获得的银@金@银异质纳米棒并未表现出棒状金属纳米粒子预期的可见-近红外多重光吸收特性。此外，采用上述方法制备金十面体及银@金@银异质纳米棒目标产物时，常伴有金及银团聚体等副产物形成。最近，我们采用一步高温多元醇还原方法成功制备了稳定性好且具有多重光吸收性能的银@金@银异质纳米棒（Chem. Mater. 2013, 25, 2580）。然而，该制备方法存在反应慢、能耗高、反应时间长(60小时以上)、成本高、难以精确宏量制备等弊端。这严重制约着银@金@银(Ag@Au@Ag)异质纳米棒在生物/化学传感器件、光电子器件、信息储存、医学检测、近红外光热治疗等方面的广泛应用。

发明内容

为了解决目前具有多重光吸收性能的银@金@银异质纳米棒制备过程中能耗大、反应慢、耗时长、成本高、精确宏量制备困难等问题，本发明提供了一种简便实用、能够快速精准制备具有多重光吸收性能的银@金@银异质纳米棒的合成方法。本发明的另一个目的是提供近红外吸收显著可调的银@金@银异质纳米棒，为生物/化学传感器件、光电子器件、信息储存、医学检测、近红外光热治疗等方面实际应用提供重要的物质基础和理论指导。

本发明中银@金@银(Ag@Au@Ag)异质纳米棒是采用种子生长法在环境气氛加热含有硝酸银、预制的金十面体、碳酸氢钠、聚二烯丙基二甲基氯化铵、抗坏血酸的乙二醇溶液获得的，包括以下具体步骤：

（1）预制金十面体纳米粒子胶体溶液：以聚二烯丙基二甲基氯化铵做稳定剂与形貌控制剂，氯金酸作金源，在硝酸银存在条件下采用多元醇还原法在乙二醇溶液中制备金十面体纳米粒子胶体溶液；