一种Au/Ni双元纳米颗粒分子电子学电极阵列的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Au/Ni双元纳米颗粒分子电子学电极阵列的制备方法，包括制备单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液，制备单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液，自组装Au/Ni双元纳米颗粒分子电子学电极阵列。本发明专利技术制备出尺寸均匀的Au和Ni纳米颗粒，采用溶剂挥发法使两种颗粒自组装形成均匀大面积的Au/Ni双元纳米颗粒周期性阵列。将该双元纳米颗粒周期性阵列用作分子电子学电极，实现电‑磁双功能分子电子学电极的制备，有望克服现有分子电子学电极功能单一的局限性，具有双功能、大面积、制备简洁等优点。

A preparation method of Au/Ni dual nanoparticle molecular electronic electrode array

The invention discloses a preparation method of the Au/Ni dual nano particle molecular electronic electrode array, including the preparation of monodisperse Ni nanoparticle toluene dispersions, the preparation of monodisperse Au nanoparticle toluene dispersions and the self-assembled Au/Ni Bi nanoparticle molecular electronic electrode array. The uniform size of Au and Ni nanoparticles was prepared by the invention, and the solvent evaporation method was used to make the two particles self-assembled to form a uniform and large area of Au/Ni dual nanoparticle periodic arrays. The periodic array of the dual nano particles is used as the molecular electronic electrode to realize the preparation of the magnetic double functional molecular electronics electrode. It is expected to overcome the limitation of the single function of the existing molecular electronic electrodes. It has the advantages of double function, large area and succinct preparation.

【技术实现步骤摘要】
一种Au/Ni双元纳米颗粒分子电子学电极阵列的制备方法
本专利技术属于分子电子学和纳米材料制备领域，更进一步涉及纳米材料制备领域中的一种Au/Ni双元纳米颗粒自组装分子电子学电极阵列的制备方法。
技术介绍
单分散性良好的纳米颗粒可自组装形成二维或三维周期性阵列，因其独特的电学性能和光电性能，在诸如光电器件、生物传感、能量存储、分子识别等领域都有广阔的应用前景，多年来受到了广大科技工作者的青睐。近来热点研究表明：可以将这种周期性排列的纳米颗粒用作分子电子学电极，测量连接颗粒的分子的电学性能，并通过调控纳米颗粒材料、粒径和颗粒间距等参数满足不同种类分子的测试需求。Liao等(JianhuiLiaoetal.CyclicConductanceSwitchinginNetworksofRedox-ActiveMolecularJunctions.NanoLett.2010,10:759-764)用Au纳米颗粒二维周期性阵列做分子电子学电极，在Au颗粒间插入具有氧化还原活性的二硫醇四硫富瓦烯衍生物分子，检测该分子对氧化还原剂的电学响应。但该文章中只涉及Au电极，对某些功能分子(如磁性原子络合物)的识别与控制存在一定的局限性。为解决单组分金属纳米颗粒用作分子电子学电极时功能单一的问题，我们将研究思路转向双元纳米颗粒周期性阵列的制备，主要是贵金属-磁性双元纳米颗粒周期性阵列。湖南工业大学申请的专利技术专利“一种制备Fe3O4/Au磁性复合纳米粒子的新方法”(申请号：200710035575.7，公开号：CN101108423A)和东华大学申请的专利技术专利“一种Fe3O4/Au复合纳米颗粒的制备方法”(申请号：201310072165.5，公开号：CN103143043B)中都给出了Au和磁性纳米颗粒Fe3O4的复合纳米颗粒制备方法，该专利中存在的不足之处在于：制备的复合纳米颗粒尺寸不均匀、无法形成高度有序结构，故该复合纳米颗粒不适于用作分子电子学电极。
技术实现思路
本专利技术目的旨在克服现有分子电子学电极制备技术方面存在的不足，提供一种易于操作、具有电-磁双功能的大面积Au/Ni双元纳米颗粒周期性阵列的制备方法，可用作分子电子学电极。本专利技术提出的一种Au/Ni双元纳米颗粒分子电子学电极阵列的制备方法，可用于测量连接颗粒的多功能分子的电学性能，该研究技术目前尚处于新兴起步阶段，具有广阔的应用前景和前沿的研究价值。技术方案为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下：(1)获得单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液；①将7.8mmol乙酰丙酮镍溶解在86.01mmol油胺和6.24mmol三正辛基膦的混合溶液中。②将混合样品加热至100℃，以均匀的流速通入氮气，于100℃下保温30min。③保温过程结束，继续升温至220℃，在该温度下反应2h，在此过程中保持氮气持续稳定的通入。④停止加热，在氮气气氛下冷却至室温，得到Ni纳米颗粒原液。⑤将得到的Ni纳米颗粒原液移至离心管，高速离心，得到黑色Ni纳米颗粒沉淀。⑥向黑色Ni纳米颗粒沉淀中加入等配比容积的丙酮离心，重复3次。⑦将上述离心得到的Ni纳米颗粒沉淀干燥。⑧将干燥后的黑色Ni纳米颗粒沉淀分散于甲苯中，得到单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液。(2)获得单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液；①将0.25mmol三苯基磷氯金、1mmol十二烷硫醇同时溶解在25ml甲苯中得到溶液A。②将2.5mmol甲硼烷-叔丁胺络合物溶解在15ml甲苯中，得到溶液B。③在室温下，将溶液A、溶液B分别置于100℃硅油浴中加热搅拌至100℃。④将100℃的溶液B逐滴快速地加入到100℃的溶液A中，得到混合溶液，将混合溶液置于100℃硅油浴中加热搅拌5min。⑤将上述混合溶液自然冷却至室温，得到Au纳米颗粒原液。⑥将得到的Au纳米颗粒原液移至离心管中离心。⑦将离心得到的Au纳米颗粒的黑色沉淀干燥。⑧将干燥的Au纳米颗粒黑色沉淀分散在甲苯中，得到单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液。(3)获得Au/Ni双元纳米颗粒自组装阵列。①将步骤(1)中得到的Ni纳米颗粒甲苯分散液与步骤(2)中得到的Au纳米颗粒甲苯分散液等体积混合，得到Au/Ni双元纳米颗粒混合溶液。②将铜网平放于挥发皿底部。③将40μlAu/Ni双元纳米颗粒混合溶液注入挥发皿中。④将挥发皿置于25℃恒温环境下，使甲苯溶剂挥发完全。⑤获得Au/Ni双元纳米颗粒自组装铜网样品。有益效果：本专利技术的主要特点是操作简便，Ni纳米颗粒与Au纳米颗粒均尺寸均匀，粒径差异明显，整体组装成大面积有序阵列。另外，用两种不同元素的纳米颗粒做电极实现电-磁双功能特性：Au纳米颗粒具有局域表面等离子激元共振特性，而Ni纳米颗粒具有磁性，可通过外加光场、磁场的调控实现对分子的筛选功能。将这两种纳米颗粒周期性阵列用作电极，可实现对多功能分子多种性能的研究，从而更有利于该双元纳米颗粒周期性阵列在分子电子学领域的应用。附图说明图1为本专利技术步骤1中所获得的单分散的Ni纳米颗粒的TEM图，其中插图为该纳米颗粒的粒径分布图。图2为本专利技术步骤2中所获得的单分散的Au纳米颗粒的TEM图，其中插图为该纳米颗粒的粒径分布图。图3为本专利技术步骤3中所获得的Au/Ni双元纳米颗粒自组装周期性阵列的TEM图。具体实施方式步骤1，获得单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液。将7.8mmol乙酰丙酮镍溶解在86.01mmol油胺和6.24mmol三正辛基膦的混合溶液中。将混合样品加热至100℃，以30ml/min的流速通入氮气，于100℃下保温30min。保温过程结束，快速升温至220℃，在该温度下反应2h，此过程中保持氮气稳定通入。停止加热，在氮气气氛下冷却至室温，得到Ni纳米颗粒原液。将得到的Ni纳米颗粒原液移至离心管，高速离心，离心转速为5000rpm，离心时长为5min，得到黑色Ni纳米颗粒沉淀。向黑色Ni纳米颗粒沉淀中各加入等配比容积的丙酮离心，离心转速5000rpm，离心时长5min，该过程重复3次。将上述离心的到的Ni纳米颗粒沉淀干燥。将干燥后的黑色Ni纳米颗粒沉淀分散于甲苯中，得到单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液。步骤2，获得单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液将0.25mmol三苯基磷氯金、1mmol十二烷硫醇同时溶解在25ml甲苯中，得到溶液A。将2.5mmol甲硼烷-叔丁胺络合物溶解在15ml甲苯中，得到溶液B。在室温下，将溶液A、溶液B分别置于100℃硅油浴中加热搅拌至100℃。将100℃的溶液B逐滴快速地加入到100℃的溶液A中，得到混合溶液。将上述混合溶液置于100℃硅油浴中加热搅拌5min，停止加热，自然冷却至室温，得到Au纳米颗粒的原液。将得到的Au纳米颗粒原液移至离心管中，加入等配比容积的无水乙醇离心，离心转速为3000rpm，离心时长为2min。再次加入无水乙醇离心，加入的量为上述步骤中无水乙醇容积的一半，离心转速为2000rpm，离心时长为2min，得到Au纳米颗粒的黑色沉淀。将Au纳米颗粒的黑色沉淀干燥。再将干燥的Au纳米颗粒黑色沉淀分散在甲苯中，得到单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液。步骤3，获得Au/Ni双元纳米颗粒自组装周期性阵列将步骤1中得到的颗粒浓度为0.5×10-6mol/ml的Ni纳米颗粒甲苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Au/Ni双元纳米颗粒分子电子学电极阵列的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)获得单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液：(1a)将7.8mmol乙酰丙酮镍溶解在86.01mmol油胺和6.24mmol三正辛基膦的混合溶液中；(1b)将混合样品加热至100℃，以一定的流速通入氮气，保温30min后快速升温至220℃，在该温度下反应2h；(1c)停止加热，溶液在氮气气氛下自然冷却至室温，得到Ni纳米颗粒的原液；(1d)将Ni纳米颗粒原液移入离心管中离心，离心转速为5000rpm，离心时长5min，得黑色Ni纳米颗粒沉淀；(1e)在黑色Ni纳米颗粒沉淀中加入丙酮离心，该过程重复3次；(1f)将上述离心得到的Ni纳米颗粒沉淀干燥；(1g)将干燥后的黑色Ni纳米颗粒沉淀分散于甲苯中，得到单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液。(2)获得单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液：(2a)将0.25mmol三苯基磷氯金、1mmol十二烷硫醇同时溶解在25ml甲苯中，得到溶液A；(2b)将2.5mmol甲硼烷‑叔丁胺络合物溶解在15ml甲苯中，得到溶液B；(2c)在室温下，将溶液A和溶液B分别置于100℃硅油浴中加热搅拌至100℃；(2d)将100℃的溶液B逐滴快速地加入到100℃的溶液A中，得到混合溶液；(2e)将上述混合溶液置于100℃硅油浴中加热搅拌5min；(2f)将上述混合溶液自然冷却至室温，得到Au纳米颗粒的原液；(2g)将Au纳米颗粒原液移入离心管中；(2h)在上述离心管中加入无水乙醇离心，该过程重复两次，得到Au纳米颗粒的黑色沉淀；(2i)将Au纳米颗粒的黑色沉淀干燥，再次称量离心管的质量；(2j)将干燥后的Au纳米颗粒黑色沉淀分散在甲苯中，得到单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液。(3)获得Au/Ni双元纳米颗粒自组装周期性阵列。(3a)将步骤(1)中得到的颗粒浓度为0.5×10...

【技术特征摘要】
1.一种Au/Ni双元纳米颗粒分子电子学电极阵列的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)获得单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液：(1a)将7.8mmol乙酰丙酮镍溶解在86.01mmol油胺和6.24mmol三正辛基膦的混合溶液中；(1b)将混合样品加热至100℃，以一定的流速通入氮气，保温30min后快速升温至220℃，在该温度下反应2h；(1c)停止加热，溶液在氮气气氛下自然冷却至室温，得到Ni纳米颗粒的原液；(1d)将Ni纳米颗粒原液移入离心管中离心，离心转速为5000rpm，离心时长5min，得黑色Ni纳米颗粒沉淀；(1e)在黑色Ni纳米颗粒沉淀中加入丙酮离心，该过程重复3次；(1f)将上述离心得到的Ni纳米颗粒沉淀干燥；(1g)将干燥后的黑色Ni纳米颗粒沉淀分散于甲苯中，得到单分散的Ni纳米颗粒甲苯分散液。(2)获得单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液：(2a)将0.25mmol三苯基磷氯金、1mmol十二烷硫醇同时溶解在25ml甲苯中，得到溶液A；(2b)将2.5mmol甲硼烷-叔丁胺络合物溶解在15ml甲苯中，得到溶液B；(2c)在室温下，将溶液A和溶液B分别置于100℃硅油浴中加热搅拌至100℃；(2d)将100℃的溶液B逐滴快速地加入到100℃的溶液A中，得到混合溶液；(2e)将上述混合溶液置于100℃硅油浴中加热搅拌5min；(2f)将上述混合溶液自然冷却至室温，得到Au纳米颗粒的原液；(2g)将Au纳米颗粒原液移入离心管中；(2h)在上述离心管中加入无水乙醇离心，该过程重复两次，得到Au纳米颗粒的黑色沉淀；(2i)将Au纳米颗粒的黑色沉淀干燥，再次称量离心管的质量；(2j)将干燥后的Au纳米颗粒黑色沉淀分散在甲苯中，得到单分散的Au纳米颗粒甲苯分散液。(3)获得Au/Ni双元纳米颗粒自组装周期性阵列。(3a)将步骤(1)中得到的颗粒浓度为0.5×10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，万艳芬，吴治涌，高宇，马谡，王润卉，尹航，吴佳铭，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53