八杈金纳米粒子、制备方法、应用及其中间体技术

本发明专利技术公开了一种带有配体A的八杈金纳米粒子、制备方法、应用及中间体。本发明专利技术所述的八杈金纳米粒子每个枝杈的单臂长度为10nm～30nm，单臂宽度为5nm～20nm，该八杈金纳米粒子的制备方法简单温和、反应速率快、重复性高且易规模化，制备得到的带有配体A的八杈金纳米粒子吸收光谱峰窄且强度高、单分散性好、形貌可控，具有良好的光热、光声性能。

Octagonal gold nanoparticles, preparation, application and intermediates

【技术实现步骤摘要】
八杈金纳米粒子、制备方法、应用及其中间体
本专利技术公开了一种八杈金纳米粒子、制备方法、应用及其中间体。
技术介绍
、在纳米尺度中，金属展现出与众不同的优异特性，使它们在广泛的研究应用领域中有杰出的表现。其中，金纳米粒子具有较好的生物惰性与表面易修饰等特点，使其在生物领域被广泛研究。正如其他纳米材料一样，金纳米粒子的尺寸及形貌是两个至关重要的参数，被用来调控粒子的性质以满足不同应用。大多数情况下，不同构型的粒子拥有不同的物理化学性质，因此形貌这一参数在调节粒子性质方面更加通用。枝杈状金纳米粒子具有高比表面积、尖端电磁场增强、独特的表面等离子共振等性质使其在催化、表面增强拉曼散射、光热治疗、光声成像等方面都有非常广泛的应用价值。其中枝杈状金纳米粒子的产率、单分散性、枝杈空间构型、重复性等都大大影响着粒子的应用性能。目前，已有多种构筑枝杈状金纳米粒子的合成策略。例如，SihaiChen小组首次制备出枝杈状金纳米粒子[J.Am.Chem.Soc.2003,125,16186-16187.]，但体系中同时存在一系列不同形貌的枝杈状金纳米粒子，如一杈、两杈、三杈、平面构型的四杈粒子。该方法合成的粒子枝杈数目不可控，因此产物的单分散性、产率和重复性都较低。文献[J.Mater.Chem.2012,22,2244-2253.]报道了利用银离子辅助一锅法合成枝杈状金纳米粒子。然而粒子的光谱图半峰宽较宽，表明粒子的单分散性较差。并且，由电镜照片中可知，粒子的枝杈数目不均一，形貌可控性差。文献[J.Phys.Chem.C2016,120,20563-20571.]报道了合成八杈金纳米粒子，但是该方法合成的粒子枝杈臂短，枝杈形貌不明显，降低其应用效果。同时，较宽的光谱图说明体系中粒子尺寸及结构的不均一。综上所述，能够方便快速地合成高产率、高重复性、高均一度且形貌可控的枝杈状金纳米粒子仍然是一个十分棘手的问题，这个问题会很大程度上限制枝杈状金纳米粒子的应用。因此，探究出一种高产率、单分散性好且形貌精准可控的合成枝杈状金纳米粒子的方法仍具有十分广泛的应用前景和商业价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术制备的枝杈金纳米粒子的方法产率低、重复性低，或者制备得到的枝杈金纳米粒子尺寸不均一、形貌不可控或均一度差等缺点，从而提供了一种带有配体A的八杈金纳米粒子、制备方法、应用及其中间体。本专利技术通过采用特定的晶种法制备得到了八杈金纳米粒子。该制备方法简单温和、反应速率快、重复性高且易规模化，制备得到的带有配体A的八杈金纳米粒子吸收光谱峰窄且强度高、单分散性好、形貌可控，具有良好的光热、光声性能。本专利技术是通过以下方法解决上述问题的。本专利技术提供了一种八杈金纳米粒子，所述八杈金纳米粒子中带有配体A，所述八杈金纳米粒子每个枝杈的单臂长度为10nm～30nm，单臂宽度为5nm～20nm；所述八杈金纳米粒子的八个枝杈的长度和宽度都相同，其生长方向为<111>方向，且空间对称性归属于Oh点群；所述配体A为阳离子表面活性剂。本专利技术中，所述单臂宽度是指单臂长度为一半时的位置所对应的枝杈的宽度。本专利技术中，所述八杈金纳米粒子的单臂长度可为15.8nm～22.8nm(例如16.9nm～18.4nm，再例如17.5nm～18.4nm)。本专利技术中，所述八杈金纳米粒子的单臂宽度可为9.3nm～12.6nm(例如9.9nm～11.4nm，再例如10.3nm～11.4nm)。本专利技术中，所述八杈金纳米粒子的单臂长度*单臂宽度可为17.5nm*9.9nm，22.8nm*11.4nm、15.8nm*12.6nm、18.4nm*9.3nm或16.9nm*10.3nm。本专利技术中，所述八杈金纳米粒子的八个枝杈的生长方向可见图3，再例如，所述八杈金纳米粒子的八个枝杈的生长方向可分别为[111]，[-111]，[-1-11]，[1-11]，[11-1]，[-11-1]，[-1-1-1]和[1-1-1]。本专利技术中，所述阳离子表面活性剂可为季铵盐，所述季铵盐可选自十六烷基三甲基溴化铵、苄基十六烷基二甲基氯化铵、十六烷基三丙基溴化铵、十六烷基三丁基溴化铵、十六烷基三戊基溴化铵和十六烷基三己基溴化铵中的一种或多种。本专利技术还提供了一种八杈金纳米粒子的制备方法，其包含以下步骤：水中，在pH值为7～14的条件下，弱还原剂的作用下，将带有配体A的纳米金种子和Au+络合物进行反应，即可；所述Au+络合物由以下方法制备得到：其包含以下步骤，水中，在配体A、强还原剂A的作用下，将Au3+进行还原反应得到Au+络合物，即可；所述强还原剂A为能将Au3+先还原为Au+，再还原为Au0的还原剂，该步骤中，控制所述强还原剂A将Au3+还原为Au+；所述弱还原剂为能将Au3+还原为Au+的还原剂；所述配体A的定义如前所述。本专利技术中，所述强还原剂A可选自4-羟乙基哌嗪乙磺酸、三乙烯二胺和1-甲基吡咯烷的一种或多种；例如1-甲基吡咯烷。本专利技术中，所述弱还原剂可为抗坏血酸和/或酒石酸。本专利技术中，所述pH值为7～14可通过强还原剂A的加入量或碱溶液进行pH值调整。本专利技术中，所述带有配体A的纳米金种子和所述Au+络合物的摩尔用量比可为6.7*10-9～1.1*10-7，例如3.3*10-8：1。本专利技术中，所述Au+络合物在反应液中的浓度可为0.45～0.75mM，例如0.57mM。本专利技术中，所述带有配体A的纳米金种子在反应液中的浓度可为5.0*10-12～5.0*10-11mol/L，例如1.0*10-11～3.0*10-11mol/L，再例如2.0*10-11mol/L。所述反应液是指水中，在pH值为7～14的条件下，弱还原剂的作用下，将带有配体A的纳米金种子和Au+络合物进行反应时的反应液。本专利技术所述Au+络合物的制备方法中，所述弱还原剂和所述配体A的摩尔用量比可为1.25*10-3～0.122，例如0.024:1。本专利技术所述Au+络合物的制备方法中，所述弱还原剂和所述强还原剂A的摩尔用量比可为2.5*10-3～0.49，例如0.025:1。本专利技术所述Au+络合物的制备方法中，所述弱还原剂和所述Au3+的摩尔用量比可为0.67～10.8，例如3.95:1。本专利技术所述Au+络合物的制备方法中，所述弱还原剂在所述反应液中的浓度可为5.0*10-4～4.88*10-3mol/L，例如2.25*10-3mol/L。本专利技术所述Au+络合物的制备方法中，所述配体A在反应液中的浓度可为0.04～0.4mol/L，例如0.095mol/L。本专利技术所述Au+络合物的制备方法中，所述强还原剂A在反应液中的浓度可为0.01～0.2mol/L，例如0.07～0.11mol/L，再例如0.09mol/L。较佳地，本专利技术所述Au+络合物的制备在pH大于11的条件下进行。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种八杈金纳米粒子，其特征在于，所述八杈金纳米粒子中带有配体A，所述八杈金纳米粒子每个枝杈的单臂长度为10nm～30nm，单臂宽度为5nm～20nm；所述八杈金纳米粒子的八个枝杈的长度和宽度都相同，其生长方向为<111>方向，且空间对称性归属于O

【技术特征摘要】
1.一种八杈金纳米粒子，其特征在于，所述八杈金纳米粒子中带有配体A，所述八杈金纳米粒子每个枝杈的单臂长度为10nm～30nm，单臂宽度为5nm～20nm；所述八杈金纳米粒子的八个枝杈的长度和宽度都相同，其生长方向为<111>方向，且空间对称性归属于Oh点群；
所述配体A为阳离子表面活性剂。


2.如权利要求1所述的八杈金纳米粒子，其特征在于，所述八杈金纳米粒子的单臂长度为15.8nm～22.8nm，例如16.9nm～18.4nm，再例如17.5nm～18.4nm；
和/或，所述八杈金纳米粒子的单臂宽度为9.3nm～12.6nm；例如9.9nm～11.4nm，再例如10.3nm～11.4nm；
和/或，所述八杈金纳米粒子的单臂长度*单臂宽度为17.5nm*9.9nm，22.8nm*11.4nm、15.8nm*12.6nm、18.4nm*9.3nm或16.9nm*10.3nm。


3.如权利要求1所述的八杈金纳米粒子，其特征在于，所述八杈金纳米粒子的八个枝杈的生长方向为图3所示；
或，所述八杈金纳米粒子的八个枝杈的生长方向分别为[111]，[-111]，[-1-11]，[1-11]，[11-1]，[-11-1]，[-1-1-1]和[1-1-1]。


4.如权利要求1所述的八杈金纳米粒子，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为季铵盐，和/或，所述季铵盐选自十六烷基三甲基溴化铵、苄基十六烷基二甲基氯化铵、十六烷基三丙基溴化铵、十六烷基三丁基溴化铵、十六烷基三戊基溴化铵和十六烷基三己基溴化铵中的一种或多种。


5.一种八杈金纳米粒子的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
水中，在pH值为7～14的条件下，弱还原剂的作用下，将带有配体A的纳米金种子和Au+络合物进行反应，即可；
所述Au+络合物由以下方法制备得到：其包含以下步骤，水中，在配体A、强还原剂A的作用下，将Au3+进行还原反应得到Au+络合物，即可；
所述强还原剂A为能将Au3+先还原为Au+，再还原为Au0的还原剂，该步骤中，控制所述强还原剂A将Au3+还原为Au+；
所述弱还原剂为能将Au3+还原为Au+的还原剂；
所述配体A的定义如权利要求1或4中所述。


6.如权利要求5所述的八杈金纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述强还原剂A选自4-羟乙基哌嗪乙磺酸、三乙烯二胺和1-甲基吡咯烷的一种或多种；例如1-甲基吡咯烷；
和/或，所述弱还原剂为抗坏血酸和/或酒石酸；
和/或，所述pH值为7～14通过强还原剂A的加入量或碱溶液进行pH值调整；
和/或，所述带有配体A的纳米金种子和所述Au+络合物的摩尔用量比为6.7*10-9～1.1*10-7，例如3.3*10-8：1；
和/或，所述Au+络合物在反应液中的浓度为0.45～0.75mmol/L，例如0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘堃，常艺馨，张宁宁，陶幸福，孙天盟，张俊虎，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22