一种荧光金纳米立方体的合成方法技术

本发明专利技术属于纳米材料技术领域，公开了一种荧光金纳米立方体的合成方法，包括：将牛血清白蛋白和氯金酸在水中混合均匀，再加入抗坏血酸，调节溶液的pH至强碱性，加热反应，牛血清白蛋白在加热过程中发生不可逆热变性，形成立方体状模板，金纳米颗粒包裹在牛血清白蛋白立方体状模板中，反应生长成金纳米立方体。本发明专利技术通过控制反应物质的比例、还原剂的用量、pH值、反应温度和反应时间合成了尺寸和形貌均一、荧光信号良好的荧光金纳米立方体，为纳米立方体的形状控制合成提供一定的指导。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光金纳米立方体的合成方法
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种荧光金纳米立方体的合成方法。
技术介绍
荧光材料主要分为无机荧光材料、有机荧光材料和复合荧光材料。随着科学技术的发展和社会的进步，人们对荧光的研究越来越多，荧光材料的应用范围也越来越广泛。现如今，荧光材料被广泛用于显示、照明、光学成像、医疗、药物示踪、探测、农业等领域。开发简单易制备，稳定性好和具有优良荧光性能的荧光材料具有重要意义。在纳米荧光材料的研究领域中，金纳米材料因其独特的光学、电学、磁学、热学、力学和催化等特性及其在新能源材料、光电子学、信息储存、生物医疗及表面增强效应等领域的应用而受到众多研究者的广泛关注。研究表明，金纳米粒子的特殊性能是由纳米粒子的尺寸、形状、组分、晶型和结构决定的。金纳米粒子由于具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，会产生不同于块体金的特殊物理化学性质，比如表面等离子共振特性、荧光特性、电化学特性、分子识别特性等。因此，合成形状单一、尺寸可控、晶型和结构明确的金纳米粒子是研究和应用其性质的至关重要一步。金纳米粒子的合成方法有多种，主要分为物理法和化学法，广泛应用的是化学法，主要有：氧化还原法、相转移法、晶种法、电化学方法。目前，已经制备出多种各向异性的金纳米粒子，如纳米棒、纳米管、纳米线、纳米笼、纳米壳、三角形、六角形、正八面体、立方体等。尽管金纳米粒子的制备方法已经基本成熟，但是如何降低金纳米粒子的尺寸、改善其形貌、制备出尺寸均一形状可控的金纳米粒子仍然是合成中的难点。金纳米立方体是一种极具发展潜力的金纳米结构，相比其他贵金属纳米颗粒，金纳米立方体具有良好的化学稳定性，表面修饰性，较好的生物相容性以及优异的光学和催化性能，其平坦的表面也常被用作组装结构的构件，如面对面组装的立方体二聚体，或作为进一步合成更复杂结构的模板，在许多领域都有着广泛的应用前景，然而缺乏具有高产率、高精度、简易的合成策略，制约了其实际应用。现如今金纳米立方体的合成方法有电化学法、生物合成法、湿化学还原法、液相化学法等，然而这些方法有的需要较长的合成时间，有的需要特殊的设备，有的合成的金纳米立方体尺寸不均一，重现性较差。因此，通过简单的方法合成具有高重现性和可控性的金纳米立方体在材料科学领域以及荧光材料领域中具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备工艺简单而且可控、重复性高的荧光金纳米立方体的合成方法，该合成方法采用一锅法，利用蛋白质在碱性加热条件下简单地混合金属离子和还原剂来控制生物相容性金纳米粒子的合成，得到的金纳米立方体分散性良好、尺寸可控、荧光信号强。本专利技术的技术方案如下：一种荧光金纳米立方体的制备方法，包括：将牛血清白蛋白和氯金酸在水中混合均匀，再加入抗坏血酸，调节溶液的pH至强碱性，加热反应，制得金纳米立方体。溶液中，牛血清白蛋白的浓度为10-20mg/mL，氯金酸的浓度为3-7mM；优选的，溶液中，牛血清白蛋白的浓度为10mg/mL，氯金酸的浓度为5mM。氯金酸和抗坏血酸的摩尔比为1000:2-8，优选为1000:4。优选的，调节溶液的pH至10.88-13.03，优选至12.10。本专利技术采用氢氧化钠溶液调节溶液的pH，也可以采用其他碱。加热反应的温度为80-120℃，优选为100℃；加热反应的时间为1-6h，优选为2h。本专利技术可以选择先将牛血清白蛋白和氯金酸、抗坏血酸分别配制成水溶液，再按照各物料配比先将牛血清白蛋白和氯金酸混合均匀，再加入抗坏血酸水溶液，或可以选择先将牛血清白蛋白和氯金酸配制成混合水溶液，再按照物料比投入抗坏血酸(固体)或抗坏血酸水溶液。具体的，本专利技术所述的荧光金纳米立方体的制备方法包括如下步骤：步骤(1)、搅拌下，将牛血清白蛋白和氯金酸在水中混合均匀；步骤(2)、搅拌下，往步骤(1)所得的混合溶液中加入抗坏血酸；步骤(3)、搅拌下，将混合溶液的pH调至强碱性，加热反应，制得金纳米立方体。本专利技术所述的荧光金纳米立方体的合成方法，反应原理：牛血清白蛋白含有35个潜在的巯基基团、17个二硫键和一个自由的半胱氨酸，可作为还原剂还原金属离子，多价配体来钝化金属材料表面，稳定剂来稳定金属材料。先将牛血清白蛋白与氯金酸混合均匀，再加入还原剂抗坏血酸，在碱性条件下，牛血清白蛋白构型发生变化，还原能力增强，配合抗坏血酸的还原能力可以将Au3+还原为金原子。加热条件下，牛血清白蛋白会在加热过程中发生不可逆热变性，形成立方体状脚手架，为后续立方体的形成提供模板。金纳米颗粒包裹在牛血清白蛋白立方体状脚手架中，反应生长成金纳米立方体。本专利技术的另一个目的是提供通过本专利技术所述的合成方法制备得到的荧光金纳米立方体。本专利技术的有益效果：(1)、本专利技术制备方法简单易控制，原料易得，重复性高；(2)、本专利技术方法通过控制反应物质的比例、还原剂的用量、pH值、反应温度和反应时间，制备得到的金纳米立方体呈单一立方体状且尺寸一致，为金纳米立方体的形状控制合成提供一定的指导。(3)、采用本专利技术方法制备的金纳米立方体荧光信号强且稳定，有望用于生物成像及其他领域。附图说明图1是牛血清白蛋白与氯金酸不同配比制得的金立方体的荧光强度图。图2是加入不同量抗坏血酸条件下制得的金立方体的荧光强度图。图3是不同pH值条件下制得的金立方体荧光发射光谱图。图4是不同温度条件下制得的金立方体荧光发射光谱图。图5是不同反应时间条件下制得的金立方体荧光发射光谱图。图6是实施例1合成的金纳米立方体的透射电子显微镜图像。图7是实施例1合成的金纳米立方体的荧光激发和发射光谱图。图8是实施例2合成的金纳米立方体的透射电子显微镜图像。图9是实施例2合成的金纳米立方体的荧光激发和发射光谱。图10是对比例1合成的金纳米粒子的透射电子显微镜图像。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面结合实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术所描述的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围和值，这些范围或值应该理解为包含或接近的范围或值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应该被视为在本专利技术中具体公开。以下通过具体实验阐述荧光金纳米立方体的合成方法。试剂和材料：合成方法优化1.2牛血清白蛋白与氯金酸配比对金纳米立方体合成的影响称取不同质量的牛血清白蛋白和氯金酸，搅拌下将牛血清白蛋白和氯金酸按不同的物料比在水中混合，配制成7份体积相同的混合溶液，将混合溶液中10mg/mL牛血清白蛋白与0.1mM氯金酸混合的比例记为1:0.01，配制不同的混合比例，分别为1:0.01、1:0.05、1:0.1、1:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光金纳米立方体的合成方法，其特征在于：包括：将牛血清白蛋白和氯金酸在水中混合均匀，再加入抗坏血酸，调节溶液的pH至强碱性，加热反应，制得金纳米立方体。/n

【技术特征摘要】
1.一种荧光金纳米立方体的合成方法，其特征在于：包括：将牛血清白蛋白和氯金酸在水中混合均匀，再加入抗坏血酸，调节溶液的pH至强碱性，加热反应，制得金纳米立方体。


2.根据权利要求1所述的一种荧光金纳米立方体的合成方法，其特征在于：溶液中，牛血清白蛋白的浓度为10-20mg/mL，氯金酸的浓度为3-7mM。


3.根据权利要求2所述的一种金纳米立方体的合成方法，其特征在于：溶液中，牛血清白蛋白的浓度为10mg/mL，氯金酸的浓度为5mM。


4.根据权利要求1所述的一种金纳米立方体的合成方法，其特征在于：氯金酸和抗坏血酸的摩尔比为1000:2-8。


5.根据权利要求4所述的一种金纳米立方体的合成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：田蒋为，文新，张蕾，
申请(专利权)人：中国药科大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32