[发明专利]一种基于孪晶金纳米球的纳米多孔金的自组装制备方法

说明书

本发明涉及一种基于孪晶金纳米球的纳米多孔金的自组装制备方法，所述制备方法包括孪晶金纳米球溶胶种晶制备、孪晶生长以及金颗粒自组装生长：（1）孪晶金纳米球溶胶种晶制备：以四氯金酸溶液、柠檬酸钠溶液为原料，通过化学还原法制备得到所述孪晶金纳米球溶胶种晶；（2）孪晶生长：向步骤（1）中制备得到的孪晶金纳米球溶胶种晶中继续交替加入四氯金酸溶液、柠檬酸钠溶液原料进行还原反应，使晶粒生长到所需尺寸，得到金溶胶；（3）金颗粒自组装生长：将步骤（2）中制备得到的金溶胶进行离心操作，在离心力的作用下晶粒自组装生长，得到所述纳米多孔金。

技术领域

本发明涉及纳米材料结构设计领域，具体涉及一种孪晶金纳米颗粒自组装生长纳米多孔金(NPG)的方法。

背景技术

纳米多孔金属是具有纳米尺寸孔洞的金属材料，其极高的比表面积使得其在催化、生物传感、表面拉曼增强等领域具有巨大的应用前景。近年来，因为这些材料具有高比表面积、明确的孔径、功能位点和广泛的功能特性，使得纳米多孔金属领域经历了加速发展。纳米多孔金无疑是纳米多孔金属类中最具吸引力的系统：除了制备的可行性之外，它还结合了多种所需特性，如表面等离子体共振的发生、巨大的比表面积、电化学活性、生物相容性等。所有这些特性都与NPG作为高效和多功能传感平台的开发相一致，在这方面，基于NPG的传感器对从分子到生物分子(直到单分子检测)的广泛分析物表现出卓越的灵敏度和选择性，并且巨大的表面积/体积比被证明是决定这些性能的关键。由于这些特性，基于NPG的拉曼传感器正在医疗、生物和安全领域(如医疗诊断和监测过程)中找到应用。

目前，纳米多孔金的制备主要是脱合金化，具体制备方法分为两种：化学脱合金法和电化学脱合金法。脱合金是一种腐蚀过程，其中通过选择性溶解最具电化学活性的合金成分来物理分离合金，因此主要由更贵重的合金成分组成的多孔海绵形成。脱合金过程可以通过使用两种不同的途径进行，即电化学脱合金和化学脱合金。首先，溶解的顺序基于合金中金属的电化学活性，在这个系列中，金是可以电化学溶解金属中电解性最差的，如Au-Ag合金、Au-Zn合金和Au-Li合金等，多孔结构可以根据合金金属的比例进行调整。相反，化学脱合金，也称为化学蚀刻，是基于金属的化学活性，特别是金在所有酸或碱中都具有化学稳定性，而银(Ag)、铝(Al)和铜(Cu)很容易溶解。此外，前体的形态影响脱合金的形式(例如，纳米颗粒、纳米线、微线和薄膜)。在这两种脱合金方法中，主要优点是可以控制孔径，具有均匀的表面(特别是所有孔具有相同的尺寸)，而主要缺点是化学脱合金所需的苛刻条件(例如硝酸HNO₃、硫酸H₂SO₄或氢氧化钠NaOH等)或电解液成分对电化学脱合金方法的影响。这些有毒、有刺激性的酸性或碱性化学试剂的使用，不可避免地导致环境的污染；而且，繁琐的化学或电化学制作工艺耗时费力，导致制备纳米多孔金的人力成本较高，不利于工业化生产。另外，化学或电化学法制备的纳米多孔金不可避免地会受到使用的化学试剂的污染。

发明内容

为了克服上述纳米多孔金现有制备技术的不足，本发明的目的在于利用金纳米孪晶的自组装技术，提供一种操作简单便捷并且绿色环保的纳米多孔金的制备方法。

具体来说，本发明提供了一种基于孪晶金纳米球自组装生长制备纳米多孔金的方法，包括孪晶金纳米球溶胶种晶制备、孪晶生长以及金颗粒自组装生长：(1)孪晶金纳米球溶胶种晶制备：以四氯金酸溶液、柠檬酸钠溶液为原料，通过化学还原法制备得到所述孪晶金纳米球溶胶种晶；(2)孪晶生长：向步骤(1)中制备得到的孪晶金纳米球溶胶种晶中继续交替加入四氯金酸溶液、柠檬酸钠溶液原料进行还原反应，使晶粒生长到所需尺寸，得到金溶胶；(3)金颗粒自组装生长：将步骤(2)中制备得到的金溶胶进行离心操作，在离心力的作用下晶粒自组装生长，得到所述纳米多孔金。