[发明专利]一种多孔管状中空结构的金纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔管状中空结构的金纳米材料及其制备方法，该金纳米材料表面具有多孔且内部为空腔的管状结构，内径为50‑500纳米，管壁厚度为1‑50纳米，长度为1‑20微米；其中所述管壁上孔的孔径为1‑50纳米、孔壁厚为1‑50纳米，壁为二维或三维多孔。本发明首先通过多元醇工艺制备银纳米线作为模板，然后再通过反应获得金银复合核壳纳米结构，经过超纯水洗涤，使其分散于水中在一定温度下退火得到金银合金，再将其置于浓硝酸中腐蚀一段时间，最后进行分离即得到类似于宏观多孔金形貌的中空管状结构的金纳米材料。本发明方法工艺简单易操作，重复性好，成本低，所得金纳米材料可用于化学及电化学催化、化学传感器、生物分子传感器、光学信息存储、药物靶向载体、癌细胞光热疗等领域。

技术领域

本发明涉及一种多孔管状中空结构的纳米材料及其制备方法，尤其涉及到一种可用于化学及电化学催化、化学传感器、生物分子传感器、光学信息存储、药物靶向载体、癌细胞光热疗等的孔径大小、孔隙率、壁厚可调，尺寸可控的多孔管状中空结构的金纳米材料及其制备方法。

背景技术

自从上世纪八十年代末日本科学家Haruta等人发现负载在金属氧化物或活性炭上的金纳米颗粒具有良好的催化活性以来(Masataka Haruta，Tetsuhiko Kobayashi“Methodfor the production of ultra-fine go ld particles immobilized on ametal oxide”US Patent，4,839,327，June 13，1989)，金作为催化剂被大量研究。而金纳米材料在材料科学界正受到强烈的关注，尤其是作为一种具有生物惰性的金属材料更是被广泛应用于生物医学领域。美国Rice大学Halas等人在氧化硅纳米球表面生长一层金壳并发现其具有特异的光学性能(Chem.Phys.Lett.，1998，28；243-247)并在生物医学(Proc.Natl.Acad.Sci.USA，2003，100：13549-13554；Nano Lett.，2007，7，1929-1934)上有着广泛应用。美国Washington大学夏幼南等则以银纳米颗粒为模板通过置换反应得到金的纳米壳状或壁有孔的笼状结构(Science，2002，298：2176-2179；Nano Lett.，2003，3：1569-1572)，并随后在生物医学上有应用(Nano Lett.，2005，5：473-477；Nano Lett.，2007，7：1318-1322；Nano Lett.，2007，7：3798-3802)。但是现有的这些金的纳米材料无论是壳核结构还是笼状结构其光学性能的可调性都不是很大，而且笼状结构所具有的仅是不连续孔并且孔隙率不高，相对来说比表面积不够大。检索表明，采用通过银纳米线为模板在其表面沉积不同厚度的金并通过退火使其合金化再通过腐蚀得到多孔管状中空结构金纳米材料的制备方法未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种孔径大小、孔隙率壁厚可调，尺寸可控的多孔管状中空结构金纳米材料及其制备方法。

本发明所采取的制备技术是首先以优化的多元醇工艺来制备所需的银纳米线。然后将所制得的银纳米线分散于一定浓度的十六烷基三甲基溴化铵(或十二烷基硫酸钠、或十二烷基苯磺酸钠、或聚乙烯吡咯烷酮、或柠檬酸钾、或它们之间的混合物)水溶液中，将一定浓度的抗坏血酸(或硼氢化钠、或柠檬酸、或葡萄糖、或它们的混合液)作还原剂加入该水溶液中，在一定搅拌速度下搅拌均匀，再加入一定浓度的氯金酸水溶液，再搅拌一定时间即得到金银复合的核壳结构。用甲醇、超纯水洗涤所得金银复合核壳结构后，将所得核壳结构再分散于水中在一定温度下退火一段时间得到金银合金，再将其置于浓硝酸中腐蚀一段时间，然后进行分离，最终获得类似于宏观多孔金形貌的多孔管状中空结构的金纳米材料。

本发明所述多孔管状中空结构的金纳米材料，其特征是：所述金纳米材料为表面呈多孔内部为空腔的管状结构，内径为35-650纳米，管壁厚度为1-60纳米，长度为1-20微米；其中所述管壁上孔的孔径为1-45纳米，孔壁厚为1-45纳米，壁为二维或三维多孔。