[發明專利]一種金納米棒表面生長介孔二氧化硅材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011631694.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112775435A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 鄧天松;衛鳴璋;張棋;顧伊杰;程知群
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/02;B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

本發明公開了一種金納米棒表面生長介孔二氧化硅材料的制備方法，首先使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)與油酸鈉(NaOL)作為雙表面活性劑，采用種子介導法(seed?mediated)合成金納米棒。將一定量的CTAB與氯金酸(HAuCl₄)混合與瓶中，再加入冰水混合物配制而成的硼氫化鈉(NaBH₄)，此為種子溶液；將對應低濃度的CTAB、NaOL在50℃下溶解于另一瓶中作為生長溶液，冷卻至30℃左右，再加入硝酸銀(AgNO₃)、氯金酸。在室溫下攪拌60?90分鐘后溶液由金黃色變澄清；依次加入濃鹽酸(37wt.％)、抗壞血酸(AA)與種子溶液，得到金納米棒原料。合成完金納米棒后，將金納米棒離心并重新分散在CTAB溶液中，在加入一定量的NaOH溶液后，得到最終產物。

技術領域

本發明涉及光子納米晶體材料的制備領域，尤其涉及一種金納米棒表面修飾復合材料的制備方法。

背景技術

納米金屬合成技術已成為生物醫藥、傳感、成像、催化等領域發展的重要組成部分。其獨特的光學性質賦予其多樣的用途。而在納米金屬材料中，金納米棒作為最典型的代表之一，被廣為研究與探索。通過調控金納米棒的尺寸和形貌，可以有效地改變它的光學性質，以投入到不同領域以及不同情況的應用中。如今關于金納米棒生長、尺寸調控的研究已經進行地非常深入，而另一方面，復合材料以及表面修飾這一方向也同樣是十分有潛力的。通過在金納米棒表面生長不同的材料，可以改變其物理化學穩定性、增加材料的功能、提高光學性能等等。當使用裸金納米棒進行生物化學研究時，CTAB的毒性是不容忽視的。同樣，在催化等應用中，顆粒上存在致密的表面活性劑層大大降低了材料的性能，因為它會使得使反應物無法接近金屬表面。因此，基于無毒介孔二氧化硅層的另一種穩定機制克服了原有的這些問題，因為二氧化硅涂層顯著降低了范德華力，并且通過表面改性與幾乎任何溶劑相容，同時能讓周圍的分子接近金納米棒。

發明內容

為了實現簡單可行的介孔二氧化硅修飾金納米棒材料，并適用于各種長徑比的情況，本發明使用了NaOH催化TEOS水熱反應，并成功實現了復合材料的簡單制備。

為了實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種金納米棒表面生長介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1,制備種子溶液。

步驟S2,制備生長溶液并進行生長。油酸鈉中的C-C雙鍵將生長溶液中的Au³⁺還原為Au⁺，加入鹽酸調控抗壞血酸酸根水解的速率，控制反應速率。Ag⁺目的為調節金納米棒的轉化率與形貌，與CTAB共同作用使金納米晶體沿著兩端生長成棒狀。

步驟S3，將生長溶液離心清洗，加入NaOH，并按30分鐘的時間間隔分6次加入TEOS溶液并攪拌。將步驟S2中合成的金納米棒產物表面包裹介孔二氧化硅。

其中，所述步驟S1包括以下步驟：

S10:將10mL 0.1M CTAB與0.25mL 10mM HAuCl₄混合于瓶中，用冰水混合物與稱量好的一定質量NaBH₄混合，配成0.01M溶液，并加入0.6mL于瓶中劇烈攪拌。溶液由金黃色變為棕黃色，此為種子溶液。

其中，所述步驟S2進一步包括以下步驟：

S20:將9.25mL 0.1M CTAB與0.062g NaOL在50℃下溶解于14.5mL水中。溶解后將溶液降溫至30℃，之后加入0.9mL 4mMAgNO₃溶液。并于30℃恒溫靜置15分鐘，之后加入0.25mL 10mMHAuCl₄。經過60-90分鐘,400rpm的攪拌，溶液由金黃色變為無色。此為生長溶液。