[發明專利]一種菱形十二面體金顆粒、制備方法及其用途

無效

• 申請號: 201010583927.4
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN102554250A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 劉騰蛟;江鵬
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

技術領域

本發明涉及一種金菱形十二面體及表面凹陷的金菱形十二面體材料及其制備方法，特別是涉及一種表面凹陷的十二面體及其制備方法。

背景技術

貴金屬納米粒子具有良好的性能，在諸如光學、光電子學、催化、生物傳感等領域都具有非常重要的作用。尤其是金納米顆粒的尺寸、形狀和結構控制以及相應的物理性質一直是材料科學以及相關領域的前沿熱點。就金納米顆粒而言，表面等離子基元共振與強消光強散射是其最大的特點。貴金屬金納米材料由于具有表面等離子體共振效應而受到研究者的普遍關注。該種特性能被用于表面增強拉曼光譜研究以及高靈敏性生物傳感器和光波導器件的構造。由于金表面等離子共振效應與其納米材料的形狀密切相關，因此，人們發展了許多制備不同形貌(例如：線，棒，帶，盤，立方體等)的金納米材料的新方法。然而，如何通過選擇適當條件，在控制生成所需特殊形貌的金納米材料的同時，進一步控制和保持該種形貌向宏觀尺寸演化和生長則是材料學家所面臨的一項巨大挑戰。

近年來，在暴露{100}面的立方體和暴露{111}面的正八面體的成核和生長過程有了很大的進展。但是關于暴露{110}面的金納米晶體的報道卻幾乎沒有，因為{110}面屬于不穩定面，其面能量很高，在生長過程中很容易消失。DMF作為溶劑能夠和氯金酸水溶液互溶，并且DMF作為還原劑其還原性與溫度有很大關聯，在沒有其他還原劑的條件下，也能將貴金屬離子還原。1999年，Isabel等人(Isabel?Pastoriza-Santos?and?Luis?M.Liz-Marzán.Formationand?Stabilization?of?Silver?Nanoparticles?through?Reduction?byN，N-Dimethylformamide.Langmuir，1999，15(4)：948-951)首次用DMF合成了銀納米顆粒。雖然，已有人使用這種DMF還原法制備出銀納米顆粒，但是，通過控制反應參數和條件，將其他還原劑和DMF聯用的方法來可控地制備具有特定凹陷特征形貌的、單分散性良好的金菱形十二面體尚未出現。

發明內容

針對現有技術的不足，本文的一個目的是提供一種具有菱形十二面體結構和表面凹陷菱形十二面結構的納米或亞微米尺寸的單晶金顆粒。本文的另一個目的是提供一種通過控制反應參數和條件制備具有菱形十二面體結構和表面凹陷菱形十二面體結構的納米或亞微米尺寸的單晶金顆粒的方法。此外，本發明的又一個目的是提供該所述菱形十二面體結構和表面凹陷菱形十二面結構的納米或亞微米尺寸的單晶金顆粒的用途。

用于實現上述目的的技術方案如下：

一方面，本發明提供一種菱形十二面體金顆粒，所述金顆粒尺寸為納米級至亞微米級，其十二個菱形面均由{110}類型的晶面構成。

優選地，所述菱形十二面體金顆粒的十二個菱形面為凹陷的，其突出的棱邊側面為梯形，并且由{110}類型的晶面構成。

上述菱形十二面體金顆粒的表面優選由氮氮二甲基甲酰胺和/或其氧化物包裹，從而形成單晶金顆粒。

另一方面，本發明提供上述菱形十二面體金顆粒的制備方法，所述方法包括氮氮二甲基甲酰胺和氯金酸在90-100℃下反應的步驟；

其中，所述純度為99.5％～99.8％的氮氮二甲基甲酰胺和濃度為10mM的氯金酸溶液的反應體積比為10∶1～12∶1，反應溫度優選90～96℃。

優選地，在純度為99.5％～99.8％的氮氮二甲基甲酰胺和濃度為10mM的氯金酸的反應體系中進一步包括濃度為10mM的抗壞血酸溶液；所述氮氮二甲基甲酰胺、氯金酸溶液和抗壞血酸溶液的反應體積比優選為10∶1∶0.01～12∶1∶0.05。

上述制備方法可具體包括以下步驟：

1)向10～12ml純度為99.5％～99.8％的氮氮二甲基甲酰胺中加入1ml濃度為10mM的氯金酸水溶液，30-35℃充分混合；

2)步驟1)的混合物在90-100℃下，優選90～96℃下反應15～20小時。

并且所述方法中，步驟1)還包括向反應體系中加入10～50μL濃度為10mM的抗壞血酸溶液，充分混合，優選采用超聲混合；步驟2)反應18～20個小時。

此外，上述制備方法還包括：

3)反應體系冷卻后，去除反應體系中的液體，加入適量乙醇，超聲清洗20分鐘后，12000rpm離心20分鐘，繼以10000rpm離心10分鐘，超聲清洗；

優選地，重復10000rpm離心至少10分鐘至少1次，超聲清洗。