一种金纳米棒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金纳米棒的制备方法，属于金属纳米材料合成制备领域。本发明专利技术方法：配制聚氧乙烯‑聚氧丙烯‑聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液，然后预热，快速注入相同温度的氯金酸溶液，混合均匀，水浴加热，反应完毕后自然冷却至室温。本发明专利技术通过调控双亲嵌段共聚物的自组装过程，形成棒状胶束形貌，并以此为模板，调控金纳米颗粒的生长，得到金纳米棒颗粒。同时，在碱性条件下，双亲嵌段共聚物Pluronic与纳米金之间的疏水相互作用加强，Pluronic吸附于纳米金表面，能够在溶液中稳定数月而不发生团聚。在溶液中存在的金纳米棒颗粒不具有细胞毒性，可以用于生物物质检测、生物亲和性药物载体。

A preparation method of gold nanorods

【技术实现步骤摘要】
一种金纳米棒的制备方法
本专利技术属于金属纳米材料合成制备领域，涉及使用双亲嵌段共聚物合成棒状金纳米颗粒的方法。
技术介绍
由于其独特的物理化学性质，纳米颗粒引起了科学工作者的极大关注。贵金属纳米棒如金纳米棒具备其他材料不具备的良好性能。金纳米棒具备优异的光谱学与电学特性，例如光热效应和独特的近红外吸收峰。其中金纳米棒更是凭借其优异的光学和结构特性，被成功应用于光热疗法、药物定向传输和催化剂等方面。光热疗法等有望成为对人体低损伤的、高效的癌症治疗方法。医学与材料学的领域正在对重金属纳米棒进行广泛和深入的研究。自1990年代首次报道以来，至2019年，金纳米棒相关文献5400篇共被引16万次。金纳米棒的制备方法目前采用较多的是用CTAB作模板剂来控制金棒的生长。但是CTAB有一定的细胞毒性，利用CTAB制备出的纳米棒需要进一步处理才能医用。目前发现能够利用嵌段共聚物自组装结构的多样性来制备金纳米材料，但是，在可控合成金纳米棒方面仍未有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：解决上述现有技术中存在的问题，制备一种高稳定性、粒径小而均一的金纳米颗粒，粒径、形貌通过pH值调节。本专利技术的金纳米棒制备方法包括以下步骤：(1)配制聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液；(2)取上述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液预热；(3)取预热的氯金酸溶液快速注入到步骤(2)得到的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物水溶液中，混合均匀，置于水浴反应，自然冷却至室温。步骤(1)所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液中，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的浓度为0.5w.t.％-1w.t.％。步骤(1)所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液，在进行步骤(2)之前需调节pH，pH由摩尔浓度范围为(3.5-350)×10-3mol/L的氢氧化锂溶液调节，调节pH至6-8。步骤(2)所述预热为水浴加热，水浴加热时间为(30-60)分钟，水浴温度为(40-60)℃。步骤(3)所述氯金酸溶液的摩尔浓度范围为(1.2-2)×10-3mol/L，其预热温度与步骤(2)中所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液的预热温度相同。步骤(3)所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液与氯金酸水溶液体积比为(40:1)-(10:1)。步骤(3)所述反应温度为(40-60)℃，反应时间为(3-6)小时。所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物为P123，分子量为5750。步骤(3)所述氯金酸为四氯金酸(HAuCl4)或者氯金酸钠(NaAuCl4)。作为本专利技术的一个优选方案：步骤(1)所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液中，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的浓度为0.5w.t.％，步骤(2)所述预热时间为30分钟，预热温度为40℃；步骤(3)所述氯金酸为四氯金酸，溶液的摩尔浓度为1.2×10-3mol/L，预热温度与步骤(2)中聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物水溶液的预热温度相同；步骤(3)所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液与四氯金酸水溶液体积比为10:1；步骤(3)所述反应温度为40℃，反应时间为3小时。本专利技术还提供按照上述方法制备的金纳米棒颗粒，替代传统的CTAB进行一维金纳米材料的合成，平均粒径为15nm×35nm，表面有聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物紧密包覆，与传统的晶种生长法合成的纳米颗粒粒径范围基本相同，但没有细胞毒性。金纳米棒合成过程中主要挑战包括：一，双亲嵌段共聚物的胶束化过程容易快速熔合-裂分，使金离子极为容易扩散，所以为了实现纳米棒结构的精确控制，对模板或者导向剂的要求更加严格；二，金纳米棒材料的可控制备需要嵌段共聚物形成较为稳定的三维纳米结构，使用紫外光照射等方式难以精确控制金离子形成纳米棒的过程。本专利技术通过调控棒状胶束形成和金纳米晶体生长这两个方面，成功合成金纳米棒；具体是通过调控双亲嵌段共聚物的自组装过程，形成棒状胶束形貌，并以此为模板，调控金纳米颗粒的生长动力学过程，得到金纳米棒颗粒。同时，在碱性条件下，双亲嵌段共聚物Pluronic与纳米金之间的疏水相互作用加强，Pluronic吸附于纳米金表面，能够在溶液中稳定数月而不发生团聚。本专利技术的有益效果是：(1)通过调节反应溶液的pH值提高金纳米棒产品稳定性。(2)反应条件温和，操作简单，能在3小时内完成，而传统方法制备金纳米棒需要反应过夜，反应周期长。(3)没有细胞毒性，不需要后处理。本专利技术方法制备的金纳米棒颗粒可以用于生物物质检测、生物亲和性药物载体。附图说明图1为实施例1制备四氯金酸浓度为1.2mM的棒状纳米金样品的TEM照片，标尺为50nm；图2为实施例2制备氯金酸钠浓度为1.2mM的棒状纳米金样品的TEM照片，标尺为50nm；图3为实施例3制备四氯金酸浓度为1.2mM，未加LiOH的片状纳米金样品的TEM照片，标尺为100nm。具体实施方式实施例1、本实施例中金纳米棒的制备方法是通过下述步骤完成的：(1)配制浓度为0.5w.t.％的PluronicP123样品。配置35mM的LiOH水溶液，备用。(2)取4mL浓度为0.5w.t.％的PluronicP123水溶液，加入4μL上述配置的LiOH水溶液，混合均匀测量pH值为7。在恒温水浴锅中加热30min，温度设定为40℃。(3)用移液枪取0.4mL浓度为1.2mM的四氯金酸溶液快速注入到上述溶液中，用旋涡混匀器混合10秒后，继续40℃下加热至反应完成，反应时间3小时。得到的金纳米棒平均粒径在15.4nm×34.6nm，与传统方法制备的金纳米棒粒径相当，但本反应在3小时内完成，大大缩短了反应周期；所得产品室温放置30天性状稳定，未出现团聚现象，较传统方法制备的金纳米棒稳定性高。实施例2、本实施例中金纳米棒的制备方法是通过下述步骤完成的：(1)配制浓度为0.5w.t.％的PluronicP123样品，配置35mM的LiOH水溶液，备用。(2)取4mL浓度为0.5w.t.％的PluronicP123水溶液，加入4μL上述配置的LiOH水溶液，混合均匀测量pH值为7。在恒温水浴锅中加热30min，温度设定为40℃。(3)用移液枪取0.4mL浓度为1.2mM的氯金酸钠溶液快速注入到上述溶液中，用旋涡混匀器混合10秒后，继续40℃下加热至反应完成，反应时间3小时。得到的金纳米棒平均粒径在15.2nm×36.5nm，与传统方法制备的金纳米棒粒径相当，但本反应在3小时内完成，大大缩短了反应周期；所得产品室温放置30天性状稳定，未出现团聚现象，较传统方法制备的金纳米棒稳定性高。对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金纳米棒颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)配制聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液；/n(2)取上述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液预热；/n(3)取预热的氯金酸溶液快速注入到步骤(2)得到的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物水溶液中，混合均匀，置于水浴反应，自然冷却至室温。/n

【技术特征摘要】
1.一种金纳米棒颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)配制聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液；
(2)取上述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液预热；
(3)取预热的氯金酸溶液快速注入到步骤(2)得到的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物水溶液中，混合均匀，置于水浴反应，自然冷却至室温。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液中，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的浓度为0.5w.t.％-1w.t.％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液，在进行步骤(2)之前需调节pH，pH由摩尔浓度范围为(3.5-350)×10-3mol/L的氢氧化锂溶液调节，调节pH至6-8。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述预热为水浴加热，水浴加热时间为(30-60)分钟，水浴温度为(40-60)℃。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述氯金酸溶液的摩尔浓度范围为(1.2-2)×10-3mol/L，其预热温度与步骤(2)中所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯双亲嵌段共聚物的水溶液的预热温度相同。


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【专利技术属性】
技术研发人员：寿庆辉，梁向峰，刘会洲，郭晨，孙玲玲，李敏，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37