[发明专利]一种多枝状金纳米星的制备方法

说明书

本发明涉及一种多枝状金纳米星的制备方法，将四辛基氯化铵加入到一定量的二氯甲烷中形成一定浓度的溶液，再加入三水合四氯金酸使其在二氯甲烷中具有一定浓度，将盛装有四辛基氯化铵、二氯甲烷和三水合四氯金酸的透明玻璃反应容器置于一定温度的水浴中，向其中加入维生素C水溶液，形成两相反应体系，静止反应后在两相界面处长出金黄色薄膜，分别抽出静置反应后溶液体系中的有机相和水相，并对薄膜净化后得到多枝状金纳米星。本发明在液/液两相界面处进行反应，产物在界面处成核生长为多枝状金纳米星组装的薄膜，整个过程操作简单，不需要硬模板和种子等，制备的薄膜可以直接转移到载体上，用作SERS测试的活性底物，无需复杂的后处理过程。

技术领域

本发明涉及贵金属金纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种温和条件下采用水相-有机相液/液界面反应体系制备多枝状金纳米星的方法及其表面增强拉曼光谱研究。

背景技术

金纳米材料具有优良的热稳定性、抗氧化性、基质可调性和生物相容性等特点，已经在众多领域显示出极具潜力的应用，如传感、光学、电子、表面增强拉曼光谱(SERS)、生物医药、催化等。因此，金纳米材料的制备已成为热门领域。目前制备金纳米材料的方法有柠檬酸钠还原法、晶体种子生长法、电化学法、模板法等。而且，金纳米材料的性能与其形貌、结构以及组装方式密切相关，因此，研究者们致力于采用不同的方法制备具有特殊形貌和优异性能的金纳米材料。

例如，申请号为201711258431.8的中国发明专利以柠檬酸三钠为稳定剂，硼氢化钠为还原剂，制备出近球形金溶胶；然后加入离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C₄min][BF₄])，能够诱导生成分支网状金纳米材料。但从其TEM图能够看出这种方法制备出的分支网状结构并不均一，许多短棒和单分散的金球形颗粒仍然存在。申请号为CN202011393679.7的中国发明专利开发出一种于基底上生长金纳米线的方法。在pH为2～7的溶液中，用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)偶联剂活化基底(基底为金、硅、含碳材料或导电玻璃)，再将活化的基底置于配体(4-巯基苯甲酸，3-巯基苯甲酸等)、氯金酸和还原剂(抗坏血酸)的混合溶液中反应，制得金纳米线。APTES的水解反应速率能够控制基底上Au的成核沉积位点，进而控制纳米线的密度、长短、粗细。但这种方法需要使用基底，还需要活化，操作步骤繁琐。而且，APTES的水解反应极易发生，难以控制水解速率，生长的金纳米线易团聚。申请号为201810193114.0和201910401117.3的中国发明专利分别首先制备出碲硒纳米粒子和银纳米立方，以其为硬模板，在适当修饰剂的存在下，制备出金纳米空心结构。这种方法需要首先制备出硬模板，还需要使用修饰剂，在牺牲模板的情况下，制备出金空心结构。操作步骤复杂、严格，且成本较高。申请号为202210085919.X的中国发明专利公开了一种金纳米粒子单分子膜层的组装方法。将氯金酸、表面活性剂和还原剂溶于乙二醇中加热制备出金纳米晶；加入氯金酸溶液进行化学刻蚀，获得单分散的金纳米溶液；加入无水乙醇，形成纳米金颗粒，将其再分散到1-丁醇中，形成金纳米悬浊液，将其滴加到水面之上，静置待1-丁醇挥发完全，将有机溶液快速连续地添加到水面上，得到金纳米粒子单分子膜层结构。可见，该方法虽然能够组装出金单分子膜层，但需要多步操作才能完成，相当繁琐，且周期较长。

近年来，多枝状金纳米材料由于具有稳定的结构、自支撑的特点和优异的性能而引起了研究者们的关注。如申请号为202110743709.0、202210103500.2和202210200714.1的中国发明专利分别采用不同的湿化学方法制备出多枝状金纳米材料。然而，这些方法均不能一步制备出多枝状金纳米材料，都需要先制备出金种子，再分步进行才能完成。而且，通过其TEM图可以看出，这些多枝状金纳米结构要么枝状较少、要么枝状太短，不够尖锐。而对于应用于表面增强拉曼散射(SERS)的金纳米材料，其枝状越多，枝状间的沟槽越多，枝状的边角越多，枝状越尖锐，曲率越大，则其能够提供的“热点”就越多，从而能够大大提高其SERS灵敏性。因此，有必要开发一种简单温和的一步方法制备出具有尖锐枝状结构的金纳米材料，以期其具有卓越的SERS反响。

发明内容