[发明专利]一种低表面能的贵金属纳米粒子二维膜、制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种低表面能的贵金属纳米粒子二维膜的制备方法，包括：以贵金属纳米粒子为基本构筑单元，利用全氟分子对贵金属纳米粒子进行疏水性修饰并在水油界面自组装制备得到所述的贵金属纳米粒子二维膜。制备方法简单、可控性好、成本低、重复性好，通过全氟分子对贵金属纳米粒子的疏水性修饰有效地提高了贵金属纳米粒子的疏水性，进而提高了贵金属纳米粒子组装利用率和成膜效率，实现该贵金属纳米粒子二维膜的宏观大面积制备、且贵金属纳米粒子排列密集。制备得到的低表面能的贵金属纳米粒子二维膜致密性好、吸附能垒低，可用于捕获和富集水相中的金属离子、染料分子或农药等亲水性物质，且捕获速度快，普适性好。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种低表面能的贵金属纳米粒子二维膜、制备方法及应用。

背景技术

纳米粒子二维膜，尤其是贵金属纳米粒子二维膜由于其大面积、易转移及可控的等离子耦合被广泛应用于传感、检测、防伪及光电器件等领域。关于纳米金二维组装体，前期已经有了大量的研究工作，如Taewook Kang等报道了向水-正己烷两相体系中注射乙醇，来获得规整排列的金纳米粒子(Au NPs)二维单层膜结构(Facile Preparation ofUltrasmall Void Metallic Nanogap from Self-Assembled Gold-Silica Core-ShellNanoparticles Monolayer via Kinetic Control，Advanced Materials 2015,27,4344-4350)。黄又举等在上述工作的基础上，通过加强金纳米粒子间的交联作用，获得了具有一定机械强度的金纳米粒子二维单层膜(Light-Controlled Shrinkage of Large-AreaGold Nanoparticle Monolayer Film for Tunable SERS Activity，Chemistry ofMaterials 2018,30,1989-1997)。但是，上述两种组装方法都没有实现纳米粒子疏水力的最大化，因而无法最大程度地降低吸附势垒。因此，改变纳米粒子疏水性，如何最大程度地降低吸附势垒是目前纳米粒子水-油界面组装的技术瓶颈。

公开号为CN110899720A的中国专利文献中公开了一种二维柔性贵金属纳米粒子超晶格薄膜及其构建方法和应用，该发明利用具有高长径比的金银双金属纳米砖为基本构筑单元，提供基于聚合物的配体修饰方法来调控各向异性纳米粒子间的复杂作用力，通过气液界面自组装方法构筑具有宏观大尺度，且微观高度有序的无基底自支撑二维超晶格薄膜；该发明的二维柔性超晶格薄膜可作为表面增强拉曼检测基底，用于癌症标志物、有毒化学物质的快速检测。

公开号为CN107727639A的中国专利文献中公开了一种表面负载贵金属纳米粒子的柔性传感膜的制备方法，包括以下步骤：配置成膜溶液，向贵金属盐的DMF溶液加入0.4～0.8g高分子成膜基底材料，搅拌均匀得到成膜溶液；预制基底膜，将成膜溶液均匀涂覆在玻璃基底上，成膜溶液的涂覆厚度为0.1～0.5mm，70～90℃条件下干燥1～2h得到基底膜；洗涤，将基底膜浸泡于还原剂溶液中，静置15～30min，取出基底膜水洗2～4次，自然晾干得到柔性传感膜。该柔性传感膜具有高SERS活性和高柔韧性，可用于检测农药结晶紫。

发明内容

本发明提供了一种低表面能的贵金属纳米粒子二维膜的制备方法，简单可控、合成效率高，制备得到的低表面能的贵金属纳米粒子二维膜致密性好，具有宏观大面积，可用于捕获和富集水相中的金属离子、染料分子或农药等亲水性物质，且捕获速度快，普适性好。

具体采用的技术方案如下：

一种低表面能的贵金属纳米粒子二维膜的制备方法，包括以下步骤：以贵金属纳米粒子为基本构筑单元，利用全氟分子对贵金属纳米粒子进行疏水性修饰并在水油界面自组装制备得到所述的低表面能的贵金属纳米粒子二维膜。

本发明通过低表面能的全氟分子改善了贵金属纳米粒子的组装性能，不但提高了贵金属纳米粒子的疏水性，还缩减了组装时间，提高了贵金属纳米粒子的组装利用率和组装效率。