[发明专利]一种水分散性金纳米线的制备方法

说明书

本发明公开了一种水分散性的金纳米线制备方法，属于纳米材料技术领域，首先利用油胺作为稳定剂和一维生长模板，三异丙基硅烷作为高效的金还原剂，制备油胺表面功能化的油溶性金纳米线，直径约2nm，长径比达到1000以上；然后用与金原子有较强亲和力的3‑巯基丙酸或巯基乙酸含巯基分子试剂取代表面疏水性的油胺，最后制备得到形貌保持良好、水分散性的金纳米线。本发明的一种水分散性金纳米线的制备方法，用亲水基团取代法获得了水分散性的纳米线；同时，经过SEM结果证实，AuNWs形貌良好，长径比基本保持；同时，该制备方法简单易行，不仅环境友好而且成本低。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种水分散性金纳米线的制备方法。

背景技术

金纳米材料如纳米颗粒、纳米棒、纳米簇等是生物医学应用中最有前途的纳米材料之一。因其高导电性、易于制备和修饰、多样化的纳米结构和最小细胞毒性等优点被广泛应用于组织工程和医疗传感器件等领域。

一维金纳米线(AuNWs)因其高纵横比、独特的电学、光学和磁性引起了人们极大的兴趣。由于AuNWs具有较大的各向异性以及良好的装配能力，使其成为纳米电子与分子器件连接的重要构件。目前AuNWs的制备方法主要基于模板辅助、纳米颗粒组装、表面活性剂中介及物理沉积等。然而，这些方法得到的AuNWs是多晶型的，形态较差，且直径相对较大(直径45nm左右)。最近，Ravishankar等课题组报道了利用油胺或多种化学物质作为一维生长模板和还原剂合成超薄单晶AuNWs(直径约2nm)的方法。

自第一次报道至今的几年期间，有研究者利用长链酰胺-胺衍生物作为层状生长模板取代油胺制备水分散性的金纳米线，但由于其生长模板分子合成复杂，环境不友好，耗时较长，因而并不是一种理想的方法。除此之外还没有文献报道利用亲水性基团如巯基丙酸取代疏水性油胺的方法来制备超薄水分散性的AuNWs。

在实际研究和应用中，一维的金纳米线由于绝大多数采用油胺模板法制备，油溶性限制其在水相中的应用。目前绝大多数研究以及市售的超薄AuNWs仅溶于有机溶剂，因而限制其在组织工程等领域中的应用。

相比于金纳米线，其他结构的金纳米材料如金纳米颗粒(AuNPs)、金纳米棒(AuNRs)、金纳米簇(AuNCs)等，由于制备简单，水溶性等优点，已经在生物医学工程领域中被大量实验证实具有广泛的应用价值。相比之下，AuNWs具有更大的长径比，在实际应用中可能具有更大的优势，例如与亲水性功能分子复合，特别是与生物大分子如蛋白质、多肽或有机共聚物的复合等。因此制备水分散性的超薄AuNWs是很有必要的，并且要求兼备简单易行、环境友好、廉价等特点。

综上，制备水分散性的AuNWs是该技术领域以及生物医学工程领域的重点研究方向，具有广阔的应用前景和研究价值。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种水分散性金纳米线的制备方法，制备的金纳米线能够较好的分散于水相溶液中。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种水分散性金纳米线的制备方法，包括如下步骤：

1)制备油溶性金纳米线

金前驱体溶液在生长模板分子反应，静置，溶液颜色由初始的黄色变为深红色，得到金纳米线悬浮液；然后将金纳米线悬浮液纯化得到油溶性金纳米线；

2)交换表面亲水性配体

于强碱性条件下用含巯基化合物与油溶性金纳米线的表面疏水性油胺官能团交换反应，纯化后最终得到水分散性金纳米线。

进一步地，步骤1)中，所述的金前驱体溶液为HAuCl₄水溶液，所述的生长模板分子为油胺和正己烷；将HAuCl₄·3H₂O溶解于油胺和正己烷的混合溶液中至完全后过滤去除不溶物；然后加入三异丙基硅烷混合静置。