專利名稱：一種晶種媒介制備金納米棒的方法
技術領域：
本發明涉及金納米棒的制備方法，屬于納米技術領域。
背景技術：
金納米棒在光學性質上具有橫向和縱向兩個表面等離子體共振吸收峰，前者位于520 nm左右，后者從可見到近紅外波長的光譜范圍之內，而且縱向吸收峰的波長能夠通過控制金納米棒的長徑比來調節。這ー獨特的光學性質使得金納米棒在納米電子學、光學、醫學檢測、成像、信息存儲和腫瘤“光熱”治療中有巨大應用前景。目前已發展了多種制備金納米棒的方法，除較早的模板法和電化學法之外，晶種媒介的化學生長和光化學方法由于對設備要求簡單和能夠方便地合成各種長徑比的金納米棒而被廣泛采用。然而，單獨的晶種媒介化學生長法難以使生長溶液中的金離子完全還原，Muphy等人的研究表明生長溶液中只有 15%的金離子被還原了(J. Phys. Chem. B 2006, 110,3990)，這導致最終的金納米棒的產率不高。國外專利(W02008/130999A1)在E1-Sayed等(Chem. Mater. 2003, 15，1957)研究基礎上進行了金納米棒的擴大規模制備，采用逐級加入抗壞血酸的方式，使得生長溶液中絕大部分金離子能被還原，但不足之處是制備時間很長。如果一次性加入抗壞血酸，則會造成新的成核中心，生成其他形貌的粒子，得不到很均一的金納米棒。國內的專利文獻中，為了控制金納米棒的長徑比，在生長溶液中有利用加堿或三價鐵鹽(CN101011745)，或在加熱條件下用硫代硫酸鈉或可溶性硫化物處理棒(CN101077526A)等方法；而為了得到 較小長徑比的金納米棒，在專利(CN101343778A)中引入雙十二烷基ニ甲基溴化 銨。由于制備的金納米棒產率不高，夾雜了大量球形粒子，專利(CN101092750A)通過加入磷酸ニ氫鹽氧化球形粒子。所述的這些專利等大都引入了過多的化學添加劑來獲得棒的方法，給隨后的納米棒的洗滌或純化増加了不小難度，也難以量化生產。為此，本發明提供了一個晶種媒介的化學生長和光化學相結合制備金納米棒的簡便方法，它具有產率高、長徑比可控和金納米棒容易分離、純化的優點，方便了在生物醫學、檢測成像和腫瘤“光熱”治療中的應用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種高產率可控長徑比金納米棒的制備方法。本發明通過下述方式實現在含有金晶種的生長溶液達到化學反應平衡之后，加入少量丙酮使生長溶液中剩余的金離子通過發生光化學反應完全還原，獲得了高產率金納米棒；通過改變生長溶液中硝酸銀的含量或利用紫外光的消融作用精細調控金納米棒的長徑比，具體エ藝步驟如下(I)用十六烷基三甲基溴化銨做保護劑，用硼氫化鈉還原氯金酸溶液得到球形金納米粒子并以此作晶種溶液；往含有氯金酸，十六烷基三甲基溴化銨和硝酸銀的溶液中加入抗壞血酸，得到生長溶液；往生長溶液中加入晶種溶液，避光放置使化學生長反應達到平衡，即得到初始金納米棒溶液；(2)往初始金納米棒溶液中加入少量丙酮，在紫外光下照射適當時間，得到高產率的金納米棒；(3)改變初始生長溶液中硝酸銀的含量，可調整所要求的金納米棒的長徑比；(4)在含金晶種的生長溶液中于少量丙酮存在下，紫外光照射達到金納米棒的最大長徑比之后，延長紫外光的照射時間，利用紫外光的消融作用調整所要求的金納米棒的長徑比。所述步驟(1)避光放置使化學生長反應達到平衡的化學生長反應時間為f 2 h，隨后的步驟(2)的紫外光下照射的光化學反應時間f 2 h，反應結束即得到金納米棒溶液。所述紫外光下照射采用的光源波長為254 365 nm,優選波長為300 nm。所述紫外光下照射時采用微量光敏劑丙酮或苯甲酮，優選使用丙酮。所述調節金納米棒長徑比所用硝酸銀濃度為0. 5^2. 0 mol/L。所述利用紫外光消融作用調節金納米棒長徑比，輻射時間為(T40 h。本發明使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。本發明所用試劑均為分析純。所依據
的光化學反應如下
權利要求
1.一種制備金納米棒的方法，其特征在于在含有金晶種的生長溶液達到化學反應平衡之后，加入少量丙酮使生長溶液中剩余的金離子通過發生光化學反應完全還原，獲得了高產率金納米棒；通過改變生長溶液中硝酸銀的含量或利用紫外光的消融作用精細調控金納米棒的長徑比，具體工藝步驟如下 (1)用十六烷基三甲基溴化銨做保護劑，用硼氫化鈉還原氯金酸溶液得到球形金納米粒子并以此作晶種溶液；往含有氯金酸，十六烷基三甲基溴化銨和硝酸銀的溶液中加入抗壞血酸，得到生長溶液；往生長溶液中加入晶種溶液，避光放置使化學生長反應達到平衡，即得到初始金納米棒溶液； (2)往初始金納米棒溶液中加入少量丙酮，在紫外光下照射適當時間，得到高產率的金納米棒； (3)改變初始生長溶液中硝酸銀的含量，可調整所要求的金納米棒的長徑比； (4)在含金晶種的生長溶液中于少量丙酮存在下，紫外光照射達到金納米棒的最大長徑比之后，延長紫外光的照射時間，利用紫外光的消融作用調整所要求的金納米棒的長徑比。
2.根據權利要求1所述的制備金納米棒的方法，其特征在于所述步驟(I)避光放置使化學生長反應達到平衡的化學生長反應時間為廣2 h，隨后的步驟(2)的紫外光下照射的光化學反應時間廣2 h，反應結束即得到金納米棒溶液。
3.根據權利要求1所述的制備金納米棒的方法，其特征在于所述紫外光下照射采用的光源波長為254 365 nm,優選波長為300 nm。
4.根據權利要求1所述的制備金納米棒的方法，其特征在于所述紫外光下照射時采用微量光敏劑丙酮或苯甲酮，優選使用丙酮。
5.根據權利要求1所述的制備金納米棒的方法，其特征在于所述調節金納米棒長徑比所用硝酸銀濃度為0. 5^2. 0 mol/L。
6.根據權利要求1所述的制備金納米棒的方法，其特征在于所述利用紫外光消融作用調節金納米棒長徑比，輻射時間為(T40 h。
全文摘要
本發明公開了一種晶種媒介的化學/光化學相結合制備高產率可控長徑比金納米棒的方法。它基于在固定化學組分的生長溶液中，加入十六烷基三甲基溴化銨封端的金納米粒子作晶種并陳化使其達到化學反應平衡，之后再利用紫外光進一步照射這一溶液，使剩余的金離子完全還原并生長成具有高產率的金納米棒；通過改變生長溶液中硝酸銀的含量或利用紫外光的消融作用對金納米棒的長徑比進行精細調控。本發明所制得的金納米棒形貌較均一，直徑~10 nm， 長徑比在2.3~4.5之間；相應的金納米粒子的縱向表面等離子體吸收峰為600~860 nm。離心分離后通過簡單功能化即可用在生物醫學領域中。
文檔編號B22F9/24GK103042226SQ20121054398
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者董守安, 楊輔龍 申請人:昆明貴金屬研究所