[發(fā)明專利]一種基于外延生長(zhǎng)的核?殼結(jié)構(gòu)的銀?金納米片及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510424180.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN105014094B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高傳博;劉紅坡;殷亞?wèn)|
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/24
• 分類號(hào): B22F9/24;B22F1/02;C30B19/00;C30B29/02;G01N21/65;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 岳培華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于外延生長(zhǎng)的核-殼結(jié)構(gòu)的銀-金納米片及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

金、銀具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)源于其獨(dú)特的表面等離子體共振性質(zhì)，它們被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，例如表面等離子體增強(qiáng)拉曼、表面等離子體共振增強(qiáng)熒光、光熱治療、生物成像、催化等領(lǐng)域。各向異性的金、銀納米片的表面等離子體共振吸收峰的位置可以被調(diào)節(jié)至近紅外區(qū)域，這對(duì)于金、銀在生物領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要，因?yàn)樵谶@一光譜范圍內(nèi)生物組織、血液和水對(duì)光的吸收最小。

科學(xué)家在2001年制備出銀納米片，在這之后科學(xué)家對(duì)銀納米片的制備和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了大量研究。銀納米片的制備方法具有多樣化、高產(chǎn)量、簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)，而且銀納米片具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，這些優(yōu)點(diǎn)使銀納米片已經(jīng)在一些領(lǐng)域顯示出潛在的應(yīng)用前景，但是由于銀納米片的不穩(wěn)定性和生物毒性限制了銀納米片的廣泛應(yīng)用。

理論上在＞600nm的光譜范圍內(nèi)，金納米片的光學(xué)性質(zhì)與銀納米片的光學(xué)性質(zhì)接近，優(yōu)于金納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)，金具有易功能化、良好的穩(wěn)定性和生物相容性，但是金納米片并沒有得到廣泛的研究和應(yīng)用，這主要是由于金納米片的制備存在較多問(wèn)題，雖然碘離子可以提高金納米片的產(chǎn)率，但是金納米片仍然存在產(chǎn)率低、單分散性差等不足。簡(jiǎn)單高產(chǎn)的制備金納米片的方法成為研究熱點(diǎn)。

理論上，外延生長(zhǎng)法可以將銀納米晶的優(yōu)點(diǎn)和金的優(yōu)點(diǎn)相互結(jié)合。金與銀的晶格常數(shù)相差很小，金原子可以通過(guò)外延生長(zhǎng)沉積于銀納米晶的表面，形成核-殼結(jié)構(gòu)的銀-金納米晶。這種納米晶具有多種性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，例如金的穩(wěn)定性、易功能化、良好的生物相容性和光學(xué)性質(zhì)，銀的多樣性和優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)等。由于氯金酸的氧化還原電位比銀的氧化還原電位高，氯金酸與銀納米晶之間會(huì)自發(fā)產(chǎn)生置換反應(yīng)，形成金銀合金化的納米籠或納米框架等結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性存在問(wèn)題。科學(xué)家試圖通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)可以抑制置換反應(yīng)，使金原子通過(guò)外延生長(zhǎng)的方法沉積于銀納米晶的表面，從而得到核-殼結(jié)構(gòu)的銀-金納米晶。動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)主要包括調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值和添金前驅(qū)體的速度等；熱力學(xué)調(diào)節(jié)則主要是通過(guò)選擇合適的配體降低金的氧化還原電位。但是這些方法依然存在不足，例如制備周期長(zhǎng)、過(guò)程復(fù)雜、存在置換反應(yīng)等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于外延生長(zhǎng)的核-殼結(jié)構(gòu)的銀-金納米片及其制備方法和應(yīng)用，該方法能夠使金原子在銀納米片表面外延生長(zhǎng)，制得的核-殼結(jié)構(gòu)銀-金納米片具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和光學(xué)性質(zhì)，在有機(jī)分子檢測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于外延生長(zhǎng)的核-殼結(jié)構(gòu)的銀-金納米片的制備方法，包括以下步驟：

1)制備銀納米片溶液

將硝酸銀加入水中，配制成硝酸銀溶液，然后向其中依次加入檸檬酸三鈉、雙氧水和硼氫化鈉水溶液，攪拌0.2～6h，得到銀納米片溶液；其中硝酸銀、檸檬酸三鈉、雙氧水、硼氫化鈉的摩爾比為1:(5～100):(50～1000):(1～50)；

2)制備金的前驅(qū)體溶液

將氯金酸、配體和pH調(diào)節(jié)劑加入水中，得到pH值為8～12的混合液，將混合液在4～80℃下靜置0.5～72h，得到金的前驅(qū)體溶液；其中氯金酸與配體的摩爾比為1:(3～15)；

3)制備核-殼結(jié)構(gòu)銀-金納米片

向金的前驅(qū)體溶液中加入水，配制成金的前驅(qū)體水溶液，然后向其中加入表面活性劑和還原劑，并加入乙腈或配體，使金的前驅(qū)體水溶液中的金元素、還原劑、表面活性劑、乙腈的摩爾比為1:(1～100):(1～1000):(100～20000)，或者使金的前驅(qū)體水溶液中的金元素、還原劑、表面活性劑、配體的摩爾比為1:(1～100):(1～1000):(1～100)，然后加入pH調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)至8～12，再加入銀納米片溶液，得到混合物，混合物中金元素與銀元素的摩爾比為1:(1～6)，將混合物在4～80℃下靜置反應(yīng)0.5～72h，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物離心、洗滌，即得到核-殼結(jié)構(gòu)的銀-金納米片。

所述步驟1)中硝酸銀溶液的濃度為1×10^-5～1×10^-3mol/L；

所述步驟2)中混合液中氯金酸的濃度為1×10^-5～2×10^-1mol/L；

所述步驟3)中金的前驅(qū)體水溶液的濃度為1×10^-6～1×10^-2mol/L。