一种水分散性金纳米线的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水分散性的金纳米线制备方法，属于纳米材料技术领域，首先利用油胺作为稳定剂和一维生长模板，三异丙基硅烷作为高效的金还原剂，制备油胺表面功能化的油溶性金纳米线，直径约2nm，长径比达到1000以上；然后用与金原子有较强亲和力的3‑巯基丙酸或巯基乙酸含巯基分子试剂取代表面疏水性的油胺，最后制备得到形貌保持良好、水分散性的金纳米线。本发明专利技术的一种水分散性金纳米线的制备方法，用亲水基团取代法获得了水分散性的纳米线；同时，经过SEM结果证实，AuNWs形貌良好，长径比基本保持；同时，该制备方法简单易行，不仅环境友好而且成本低。

Preparation of Water Dispersible Gold Nanowires

【技术实现步骤摘要】
一种水分散性金纳米线的制备方法
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种水分散性金纳米线的制备方法。
技术介绍
金纳米材料如纳米颗粒、纳米棒、纳米簇等是生物医学应用中最有前途的纳米材料之一。因其高导电性、易于制备和修饰、多样化的纳米结构和最小细胞毒性等优点被广泛应用于组织工程和医疗传感器件等领域。一维金纳米线(AuNWs)因其高纵横比、独特的电学、光学和磁性引起了人们极大的兴趣。由于AuNWs具有较大的各向异性以及良好的装配能力，使其成为纳米电子与分子器件连接的重要构件。目前AuNWs的制备方法主要基于模板辅助、纳米颗粒组装、表面活性剂中介及物理沉积等。然而，这些方法得到的AuNWs是多晶型的，形态较差，且直径相对较大(直径45nm左右)。最近，Ravishankar等课题组报道了利用油胺或多种化学物质作为一维生长模板和还原剂合成超薄单晶AuNWs(直径约2nm)的方法。自第一次报道至今的几年期间，有研究者利用长链酰胺-胺衍生物作为层状生长模板取代油胺制备水分散性的金纳米线，但由于其生长模板分子合成复杂，环境不友好，耗时较长，因而并不是一种理想的方法。除此之外还没有文献报道利用亲水性基团如巯基丙酸取代疏水性油胺的方法来制备超薄水分散性的AuNWs。在实际研究和应用中，一维的金纳米线由于绝大多数采用油胺模板法制备，油溶性限制其在水相中的应用。目前绝大多数研究以及市售的超薄AuNWs仅溶于有机溶剂，因而限制其在组织工程等领域中的应用。相比于金纳米线，其他结构的金纳米材料如金纳米颗粒(AuNPs)、金纳米棒(AuNRs)、金纳米簇(AuNCs)等，由于制备简单，水溶性等优点，已经在生物医学工程领域中被大量实验证实具有广泛的应用价值。相比之下，AuNWs具有更大的长径比，在实际应用中可能具有更大的优势，例如与亲水性功能分子复合，特别是与生物大分子如蛋白质、多肽或有机共聚物的复合等。因此制备水分散性的超薄AuNWs是很有必要的，并且要求兼备简单易行、环境友好、廉价等特点。综上，制备水分散性的AuNWs是该
以及生物医学工程领域的重点研究方向，具有广阔的应用前景和研究价值。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种水分散性金纳米线的制备方法，制备的金纳米线能够较好的分散于水相溶液中。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水分散性金纳米线的制备方法，包括如下步骤：1)制备油溶性金纳米线金前驱体溶液在生长模板分子反应，静置，溶液颜色由初始的黄色变为深红色，得到金纳米线悬浮液；然后将金纳米线悬浮液纯化得到油溶性金纳米线；2)交换表面亲水性配体于强碱性条件下用含巯基化合物与油溶性金纳米线的表面疏水性油胺官能团交换反应，纯化后最终得到水分散性金纳米线。进一步地，步骤1)中，所述的金前驱体溶液为HAuCl4水溶液，所述的生长模板分子为油胺和正己烷；将HAuCl4·3H2O溶解于油胺和正己烷的混合溶液中至完全后过滤去除不溶物；然后加入三异丙基硅烷混合静置。进一步地，所述的HAuCl4·3H2O、油胺、正己烷的反应摩尔浓度比例为10:(0.2～0.3)：(25～50)。进一步地，所述的HAuCl4溶液的浓度为10mmol/L，所述的三异丙基硅烷的浓度为1mmol/L。进一步地，步骤1)中，所述的纯化为：向金纳米线悬浮液中加入2～3倍体积的无水乙醇，吹打混合，离心，去上清后重新分散于己烷中；重复纯化步骤2～3次。进一步地，步骤2)中，所述的含巯基化合物为3-巯基丙酸或巯基乙酸；称取3-巯基丙酸或巯基乙酸，溶解于甲醇或乙醇的水溶液中，调节pH为12，然后将其加入到上述制备得到油溶性金纳米线溶液中，磁力搅拌后加入去离子水继续搅拌。进一步地，步骤2)中，所述的纯化为：取水相，加入丙酮溶液离心，去除丙酮/3-巯基丙酸或巯基乙酸及其他杂质，将沉淀物重新分散于超纯水中。进一步地，步骤2)中，所述的纯化为：取水相，加入到超速浓缩离心管离心，去除3-巯基丙酸或巯基乙酸及其他杂质，将沉淀物重新分散于超纯水中。进一步地，所述的3-巯基丙酸或巯基乙酸与油溶性金纳米线溶液的摩尔比为(1～4):1；所述的甲醇或乙醇与水体积比为10:(3～6)。所述的油溶性金纳米线溶液的浓度为11mg/mL。进一步地，所述步骤1)中，所述的静置时间为24～48h，反应温度为25℃；所述步骤2)中，反应温度为25～37℃。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的一种水分散性金纳米线的制备方法，用亲水基团取代法获得了水分散性的纳米线；同时，经过SEM结果证实，AuNWs形貌良好，长径比基本保持；同时，该制备方法具有简单易行、环境友好、廉价等特点。附图说明图1是制备得到的油溶性AuNWs的TEM图；图2是制备得到的油溶性AuNWs的SEM图；图3是制备得到的水分散性AuNWs的SEM图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。一种水分散性金纳米线的制备方法，包括如下步骤：1)首先是油溶性金纳米线的制备：金前驱体溶液(HAuCl4)在生长模板分子油胺的帮助下，三异丙基硅烷逐渐还原Au+为金原子，24～48h后，溶液在室温条件下颜色由初始的黄色变为深红色，说明Au+-胺复合物完全还原为油胺表面修饰的金纳米线，并分散于己烷溶液中；然后于乙醇中纯化。2)接着是表面亲水性配体的交换：于强碱性条件下用与金原子有较强亲和力的3-巯基丙酸与表面疏水性的油胺交换，纯化后最终得到形貌保持良好、水分散性的金纳米线。步骤1)中，油溶性金纳米线的具体制备方法为：称取一定质量的10mmol/LHAuCl4·3H2O，溶解于0.2～0.3mmol/L的油胺和25～50mmol/L己烷的混合溶液中至完全，用0.22μm滤器过滤去除不溶物；加入1mmol/L三异丙基硅烷，充分混合，室温静置24～48h。HAuCl4·3H2O、油胺、正己烷的反应摩尔浓度比例为10:(0.2～0.3):(25～50)。HAuCl4溶液的浓度为10mmol/L，三异丙基硅烷的浓度为1mmol/L。步骤1)中，油溶性金纳米线的具体纯化方法为：于金纳米线悬浮液中，加入其2～3倍体积的无水乙醇，充分吹打混合，离心，去上清，重新分散于己烷中。重复纯化步骤2～3次。由图1TEM表征可以看出，其制备出的油溶性AuNWs直径为1.5～2nm，长度大于1μm，表面稍有金纳米颗粒附着。步骤2)中，水分散性金纳米线的具体制备方法为：称取0.1～0.4mmol的3-巯基丙酸或巯基乙酸，溶解于1～2.5mL甲醇水溶液中，调节pH为12，然后将其加入到5mL上述步骤1)制备得到金纳米线溶液中，磁力搅拌30min；加入10～20mL去离子水继续搅拌20～30min；弃除下层有机相，加入丙酮溶液离心或者超滤浓缩离心以去除多余丙酮/3-巯基丙酸或巯基乙酸及其他杂质，将沉淀物重新分散于超纯水中。由图2-3的SEM表征可以看出，与油溶性AuNWs相比，其制备出的水分散性AuNWs在尺寸和长度上，基本保持不变，形貌变得弯曲，因此维持了超薄AuNWs的物理特性(电、光、磁等性质)。步骤1)反应温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水分散性金纳米线的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)制备油溶性金纳米线金前驱体溶液在生长模板分子反应，静置，溶液颜色由初始的黄色变为深红色，得到金纳米线悬浮液；然后将金纳米线悬浮液纯化得到油溶性金纳米线；2)交换表面亲水性配体于强碱性条件下用含巯基化合物与油溶性金纳米线的表面疏水性油胺官能团交换反应，纯化后最终得到水分散性金纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种水分散性金纳米线的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)制备油溶性金纳米线金前驱体溶液在生长模板分子反应，静置，溶液颜色由初始的黄色变为深红色，得到金纳米线悬浮液；然后将金纳米线悬浮液纯化得到油溶性金纳米线；2)交换表面亲水性配体于强碱性条件下用含巯基化合物与油溶性金纳米线的表面疏水性油胺官能团交换反应，纯化后最终得到水分散性金纳米线。2.根据权利要求1所述的油溶性金纳米线的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的金前驱体溶液为HAuCl4水溶液，所述的生长模板分子为油胺和正己烷；将HAuCl4·3H2O溶解于油胺和正己烷的混合溶液中至完全后过滤去除不溶物；然后加入三异丙基硅烷混合静置。3.根据权利要求2所述的油溶性金纳米线的制备方法，其特征在于：所述的HAuCl4·3H2O、油胺、正己烷的反应摩尔浓度比例为10:(0.2～0.3):(25～50)。4.根据权利要求3所述的油溶性金纳米线的制备方法，其特征在于：所述的HAuCl4溶液的浓度为10mmol/L，所述的三异丙基硅烷的浓度为1mmol/L。5.根据权利要求1所述的油溶性金纳米线的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的纯化为：向金纳米线悬浮液中加入2～3倍体积的无水乙醇，吹打...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宁平，李小佩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32