[發明專利]一種雙錐結構金納米粒子及其制備方法

有效

• 申請號: 201610010648.6
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105458293B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 程絲;康小林
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種金屬納米粒子及其制備方法，特別涉及一種凹面曲邊金屬納米粒子及其制備方法，屬于納米材料技術領域。

背景技術

貴重金屬納米粒子因具有獨特的光學、電場、磁場等特性，近幾年來得到了廣泛的關注和應用。然而，金屬納米的結構及形貌對于其性能及應用有著非常重要的影響。因此，納米結構的形貌控制一直是納米材料領域的熱門，目前為止，貴金屬納米粒子有球形，棒狀，線狀，錐形，立方體等等，不同形狀的貴金屬納米粒子，其光學性能不同。 比如球形等各項同性的金納米粒子具有一個等離子體共振波長，而金棒或金雙錐等各項異性的金納米粒子具有二個等離子體共振波長。

目前，關于金納米雙錐合成和性質研究已多見報道，（如文獻：J. Phys. Chem. B 2005, 109, 22192-22200; J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16377-16383.），普通金納米雙錐是表面覆蓋低指數面的五面孿晶結構，其五個側面為平面。且普通平面雙錐金納米粒子的表面等離子體共振波長范圍在650～1300nm。目前并沒有波長位置更紅移的平面雙錐的報道。近年來，具有高指數面的凹面貴金屬結構受到廣泛的關注，由于具有凹面結構的高指數面的納米粒子其表面原子級別的臺階、凸出點、彎結等部位裸露有豐富原子，可以作為催化吸附的活性位點（參見文獻：Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 7850 –7854; ACS Nano, 2015, 9 (8), 8384–8393.）。通過選擇性在種子粒子的邊和角出生長獲得高指數面覆蓋的納米晶，相較于無選擇性地沿著各個結晶方向的生長得到的低指數面納米晶，有較高的催化活性。

同時，與平面結構相比，凹面結構使得邊緣曲率提高，從而有較高的電磁場增強性能，提高拉曼檢測能力。通過選擇官能化和修飾凹面粒子，可以實現選擇性裸露粒子的尖角和邊緣（“hot spots”），從而提高SERS的效果（參見文獻：Nano Lett. 2012, 12, 6218?6222）。目前，貴金屬的凹面結構多為四面體、六面體、八面體和十二面體衍生結構，貴金屬通常為Pd 和Pt, 而設計合成等離子體共振波長在近紅外區域，邊緣為波浪高指數晶面的凹面雙錐金納米粒子還未見報道。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種物理化學性質豐富、可調性強，且制備方法簡單的具有高指數晶面的凹面曲邊形貌的金納米雙錐及其制備方法。

本發明所采用的技術方案是提供一種雙錐結構金納米粒子，它為五邊凹面曲邊雙錐結構，納米粒子表面呈內凹形，邊緣為波浪形。

本發明所述的一種雙錐結構金納米粒子，邊緣為{hkl}高指數晶面，其中，h>1，k≥1；具體的可以為{910}，{730}和{210}。納米粒子表面等離子體共振波長能為800納米～1800納米。

本發明技術方案還包括如上所述的雙錐結構金納米粒子的制備方法，分別將氯金酸溶液、硝酸銀溶液和抗壞血酸溶液加入到十六烷基三丁基溴化銨溶液中，再加入金納米雙錐溶液，將得到的混合液在溫度為60～70℃的條件下放置 4～6 小時，得到一種凹面曲邊金雙錐納米粒子。

一個優選的方案是：十六烷基三丁基溴化銨溶液的濃度為0.01mol/L，硝酸銀溶液的濃度為0.01mol/L，抗壞血酸溶液的濃度為0.1mol/L；按溶液的體積比，十六烷基三丁基溴化銨：硝酸銀：抗壞血酸：金納米雙錐為1000：2～10：16～30：100～500。

本發明技術方案所得到的金納米粒子為凹面曲邊五邊雙錐納米結構，其發明原理是：金屬前驅體銀離子在抗壞血酸作用下，欠電位沉積在金雙錐的表面，主要是雙錐的邊緣。金離子在抗壞血酸的作用下電置交換、還原銀原子，同時，沿著金雙錐的軸向納米粒子進一步生長。由于金屬前驅體選擇性地生長在雙錐的邊緣，生成的納米粒子邊緣曲率增加，形成表面凹陷邊緣凸出的納米粒子結構。

本發明制備的凹面雙錐納米粒子為單金屬納米粒子，由于其表面原子級別的臺階、凸出點、彎結豐富，可以提供催化活性位點；依據lightening rod效應，在曲率較高的邊緣及雙錐兩端附近容易產生極高的局域熱區和電磁場增強效應，拓展了粒子光學器件和催化領域的應用。

由于實施了上述技術方案，與現有技術相比，本發明明顯優點在于：

1、現有平面金雙錐納米粒子合成技術中，形貌普遍為低指數面覆蓋的納米粒子結構，且側面為平面結構。本專利中的凹面曲邊雙錐金納米粒子是具有高指數的新穎的凹面結構。