胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物及其制备方法。所述制备方法包括：提供含季铵盐类阳离子表面活性剂的胶体金，并加入碱性物质使所述胶体金呈碱性，之后加入铁源，经反应制得所述胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物，所述复合物的壳层具有均匀介孔结构，所述铁源包括含有有机物配体的铁盐。所述复合物包括胶体金核以及包覆所述胶体金核的三氧化二铁壳层，所述壳层具有均匀介孔结构。本发明专利技术的制备方法可在常温下一步完成，操作简单，重复率高，产品产率高，形貌可控，能耗低，且合成过程中使用的溶剂无毒害，安全环保，适用于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物及其制备方法
本专利技术涉及一种核壳型复合纳米材料，特别涉及一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物及其制备方法。
技术介绍
纳米复合材料由两个或多个纳米材料组成，由于其独特的性质和工艺应用而受到广泛的关注。胶体金和氧化铁纳米复合材料是目前研究的一个热点，金-氧化铁复合纳米结构具有独特的光学和磁学性能，在生物医学领域和催化领域上具有很好的应用前景。纳米复合结构中核壳结构和哑铃型结构最为著名，其相对于其中单一成分的材料具有更好的光学、磁学和催化性能。目前核壳型结构的研究多集中在胶体金/三氧化二铁壳结构，其制备技术一直是一项具有挑战性的研究工作。迄今为止，胶体金核/三氧化二铁壳复合纳米结构的合成技术主要为自组装法和原位共沉淀法。其中自组装方法分为三步，包括：第一步，分别合成金纳米棒和三氧化二铁纳米颗粒；第二步，在金纳米棒表面修饰适当的有机配体；第三步，将修饰后的金纳米棒与三氧化二铁颗粒混合搅拌，氧化铁颗粒吸附到金纳米棒的表面形成金纳米棒核/三氧化二铁壳核壳型纳米结构。原位共沉淀法方法分为两步，包括：第一步，合成金纳米星并在其表面修饰聚乙烯吡咯烷酮；第二步，原位共沉淀二价铁和三价铁源合成纳米复合结构。自组装法合成过程存在不可避免的缺点主要有三方面：第一，热分解合成纳米三氧化二铁颗粒的温度高达260℃，能耗很大，时间长；第二，在对金纳米棒的修饰过程中经过反复的离心洗涤原料损耗大，易团聚；第三，合成产物为三氧化二铁颗粒镶嵌的纳米结构，而非完整核壳结构。原位共沉淀法除了修饰过程中会产生过多原料损耗，容易团聚等缺陷之外，其主要的缺点还在于难以形成多孔壳层。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物及其制备方法。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术的一个实施例提供了一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物的制备方法，其包括：提供含季铵盐类阳离子表面活性剂的胶体金，并加入碱性物质使所述胶体金呈碱性，之后加入铁源，经反应制得所述胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物，所述复合物的壳层具有均匀介孔结构，所述铁源包括含有有机物配体的铁盐。本专利技术的一个实施例提供了一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物，其包括胶体金核以及包覆所述胶体金核的三氧化二铁壳层，所述壳层具有均匀介孔结构。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)提供了一种简单一步法制备胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物的合成工艺，其操作简单，重复率高，并可在常温下一步完成，大大减少了能量损耗，且合成过程中使用的溶剂为水和少量的甲醇或乙醇，安全无毒害，适合于大规模生产；(2)所获的胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物中，胶体金核包覆于三氧化二铁壳层结构内，且壳层为均匀的介孔结构而非颗粒，同时所述复合物的产率高，形貌及壳层厚度容易控制。附图说明图1是本专利技术一典型实施方案中一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物的合成工艺流程图；图2是本专利技术实施例1中采用种子法生长的AuNR(金纳米棒)的透射电镜图片；图3是本专利技术实施例1中AuNR@Fe2O3(金纳米棒/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物)的透射电镜图片；图4是本专利技术实施例1中AuNR和AuNR@Fe2O3的紫外可见吸收光谱图；图5是本专利技术实施例2中AuNP@Fe2O3(金纳米颗粒/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物)的透射电镜图片；图6是本专利技术实施例3中AuNS@Fe2O3(金纳米星/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物)的透射电镜图片；图7是本专利技术实施例2-实施例3中AuNP(金纳米颗粒)、AuNP@Fe2O3、AuNS(金纳米星颗粒)和AuNS@Fe2O3的紫外可见吸收光谱图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术的一个方面提供了一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物的制备方法，其包括：提供含季铵盐型表面活性剂(如十六烷基三甲基溴化铵)的胶体金，并加入碱性物质使所述胶体金呈碱性，之后加入铁源，经反应制得所述胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物，所述复合物的壳层具有均匀介孔结构，所述铁源包括含有有机物配体的铁盐。较为优选的，所述胶体金中金纳米粒子与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1：1.8×10-6～9×10-6。较为优选的，所述胶体金中金纳米粒子的浓度为0.7～0.9nM。其中“nM”亦可表示为“nmol/L”。较为优选的，所述的制备方法包括：采用碱性物质将所述胶体金的pH值调节为9.5～11.5。较为优选的，所述碱性物质包括氢氧化钠、氨水中的任意一种或多种的组合，但不限于此。较为优选的，所述铁源与所述胶体金中金纳米粒子的摩尔比范围为1×105～5.6×105：1。较为优选的，所述铁源为含有有机物配体的铁盐的有机溶液，所述有机溶液中的有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。较为优选的，所述铁源包括乙酰丙酮铁、醋酸铁中的任意一种或多种的组合，但不限于此。本专利技术的一个方面提供了一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物，其包括胶体金核以及包覆所述胶体金核的三氧化二铁壳层，所述壳层具有均匀介孔结构。进一步的，所述胶体金核的粒径为15～300nm。进一步的，所述三氧化二铁壳层厚度为5～30nm。进一步的，所述壳层的均匀介孔结构中所含孔洞的孔径为2～10nm。进一步的，所述胶体金核包括金纳米颗粒(AuNP)、金纳米棒(AuNR)，金纳米星(AuNS)和纳米金三角中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。请参考图1，在一较为具体的实施方案中，一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物的制备方法包括：(1)取一定量十六烷基三甲基溴化铵稳定的胶体金高速离心、洗涤后，以去离子水分散，获得浓缩后的胶体金；(2)取浓缩后的胶体金以水分散，然后加入十六烷基三甲基溴化铵，其中通过控制十六烷基三甲基溴化铵的量可以控制三氧化二铁壳的形貌；(3)加入氢氧化钠水溶液等调节溶液的pH值为碱性，例如pH值＝10；(4)分批加入适量的乙酰丙酮铁的甲醇溶液，例如，每隔1小时加入10-50微升，加入过程中反应体系保持震荡或磁力搅拌状态；(5)乙酰丙酮铁溶液加入结束后充分反应，得到胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构，其中通过控制加入乙酰丙酮铁溶液的量可以控制三氧化二铁壳层的厚度。以下结合附图及实施例对本专利技术的技术方案作详细的解释说明。实施例1金纳米棒/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物(AuNR@Fe2O3材料)的制备(1)取10毫升十六烷基三甲基溴化铵稳定的金纳米棒(浓度约0.9nM)(形貌请参阅图2)，7000转/分钟，离心30分钟，离心两次，然后加入1毫升去离子水分散。(2)取500微升浓缩后的胶体金，加3.235毫升水分散，然后加入约0.1摩尔/升的十六烷基三甲基溴化铵水溶液0～19微升。(3)加入氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值为10。(4)加入浓度约0.02M的乙酰丙酮铁的甲醇溶液40～200微升，每隔1小时加入10-50微升，加入过程中反应体系保持震荡或磁力搅拌状态。(5)乙酰丙酮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物的制备方法，其特征在于包括：提供含季铵盐类阳离子表面活性剂的胶体金，并加入碱性物质使所述胶体金呈碱性，之后加入铁源，经反应制得所述胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物，所述复合物的壳层具有均匀介孔结构，所述铁源包括含有有机物配体的铁盐。

【技术特征摘要】
1.一种胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物的制备方法，其特征在于包括：提供含季铵盐类阳离子表面活性剂的胶体金，并加入碱性物质使所述胶体金呈碱性，之后加入铁源，经反应制得所述胶体金/三氧化二铁核壳型纳米结构复合物，所述复合物的壳层具有均匀介孔结构，所述铁源包括含有有机物配体的铁盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述胶体金中金纳米粒子与季铵盐类阳离子表面活性剂的摩尔比为1：1.8×10-6～9×10-6；和/或，所述胶体金中金纳米粒子的浓度范围为0.7～0.9nmol/L；和/或，所述季铵盐类阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：采用碱性物质将所述胶体金的pH值调节为9.5～11.5。4.根据权利要求1或3制备方法，其特征在于：所述碱性物质包括氢氧化钠和氨水中的任意一种或两种的组合。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铁源与所述胶体金中金纳米粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪卫海，李月，赵军伟，徐鹏宇，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32