一种利用三元表面活性剂制备微型金纳米棒的方法及其产品技术

本发明专利技术涉及一种利用三元表面活性剂制备微型金纳米棒的方法及其产品。以氯金酸、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、硼氢化钠为原料合成纳米金种子溶液；以氯金酸、CTAB、水、油酸钠、水杨酸钠为原料制备生长溶液；然后将一定量硝酸银和盐酸加入到生长溶液中缓慢搅拌，将还原剂对苯二酚加入到生长溶液中，直到溶液变成完全无色；加入制得的纳米金种子溶液，水浴环境下孵育14～16h制备微型金纳米棒。本发明专利技术方法通过调节AgNO3的物质的量和三元表面活性剂的浓度，可以微型金纳米棒的直径动态控制在6～11nm，并证明了微型金纳米棒优异的光热转换性能和光学活性，显示了它们在传感、治疗和光学显示应用中的潜力。显示应用中的潜力。显示应用中的潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种利用三元表面活性剂制备微型金纳米棒的方法及其产品


[0001]本专利技术属于纳米材料
，尤其涉及一种利用三元表面活性剂制备微型金纳米棒的方法及其产品。

技术介绍

[0002]与其他类型的贵金属纳米颗粒相比，具有独特的局部表面等离子体共振(LSPR)的金纳米棒(Au NR)具有出色的光学、磁性和催化性能，进一步促进了它们在传感检测、生物医学和光学显示器中的广泛应用。
[0003]Au NR的尺寸变化对光学应用的可行性具有关键影响，这需要针对特定场景的最佳散射吸收比。例如王建方报道了以种子介导的生长方法制备了直径约10nm的以吸收为主的微型金纳米棒。通过改变生长溶液中种子与Au(III)的摩尔比，它们的长度从16nm～45nm，纵横比可以从2.7调整到4.7，且纵向等离子体共振波长很容易从～720nm到～830nm变化。通过有限差分时域模拟，发现小金纳米棒的总消光中的散射分数在0.005到0.025的范围内，证实了这些小金纳米棒的消光值主要由光吸收决定。(Synthesis ofAbsorption
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Dominant Small Gold Nanorods and Their Plasmonic Properties,Langmuir 2015,31,7418
‑
7426)。Murphy等人提出了具有超过1000nm的可调等离子体峰的迷你金纳米棒。主要通过利用两种弱还原剂抗坏血酸和更温和的氢醌应用于种子介导的生长方法，以将微型金纳米棒的纵横比从2.2调整到10.8，分别对应于19.3
×
9.0nm到93.1
×
8.7nm的平均尺寸。(Mini Gold Nanorods with Tunable Plasmonic Peaks beyond 1000nm,Chem.Mater.2018,30,1427
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1435)。种子介导的生长方法在制备mini
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AuNRs中的纯度和产量低、尺寸可调性差和LSPR吸收是不可忽视的问题，这些问题极大地阻碍了mini
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Au NRs的应用。因此，在目前的种子生长方法中，寻找一种合适的途径来合成高产、高纯度和可定制的LSPR吸收的微型Au NR被证明是巨大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的是针对现有技术的不足，提供一种利用三元表面活性剂制备微型金纳米棒的方法，简单可控、产率高；采用三元表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、油酸钠(NaOL)和水杨酸钠(NaSal))介导的生长策略，在胶束空间限制下精确合成均匀的微型金纳米颗粒。由于三元表面活性剂体系之间的物理相互作用，三元表面活性剂的选择性密集堆积可以有效提高胶束堆积参数(p)和胶束自由能(F)，进一步趋向于形成小直径和高纯度的AuNRs。与传统方法相比，通过调控三元表面活性剂的比例关系，可提高产物纯度高达100％。
[0005]具体采用技术方案如下：
[0006]一种利用三元表面活性剂制备微型金纳米棒的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(1)：制备金纳米种子溶液
[0008]以氯金酸、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、硼氢化钠溶液为原料合成金纳米种子溶
液，所述的金纳米种子溶液中的纳米金种呈球形，粒径为4nm。
[0009]步骤(2)：制备生长溶液
[0010]以氯金酸、水、三元表面活性剂为原料制备生长溶液；所述三元表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵CTAB、油酸钠NaOL、水杨酸钠NaSal，CTAB、NaOL、NaSal的摩尔比为400：1～57：1～30。
[0011]步骤(3)：制备微型金纳米棒
[0012]将一定量硝酸银和盐酸加入到生长溶液搅拌，再加入还原剂对苯二酚，直到溶液变成完全无色，然后加入步骤(1)金纳米种子溶液，水浴环境下孵育14～16h，制备得到微型金纳米棒，离心以备后用。
[0013]作为优选，步骤(1)中，反应温度为27℃，反应时间为2h。
[0014]作为优选，步骤(2)中，所述氯金酸与三元表面活性剂总量的摩尔比为25:487。
[0015]作为优选，步骤(3)中，所述的水浴温度为27℃。
[0016]作为优选，步骤(3)中，所述的离心条件为10000rpm，10min。
[0017]作为优选，步骤(3)中，所述的硝酸银与三元表面活性剂总量的摩尔比为5～25:487。
[0018]作为优选，步骤(3)中，所述的还原剂对苯二酚与三元表面活性剂总量的摩尔比为250:487。
[0019]作为优选，步骤(3)中，所述的金纳米种子与三元表面活性剂总量的摩尔比为200:487。
[0020]作为优选，步骤(3)中，所述的盐酸与三元表面活性剂总量的摩尔比为19：487。
[0021]本专利技术的第二个目的是提供一种根据上述方案所制备的微型金纳米棒。所述的微型金纳米棒的平均直径分别在6～11nm，紫外吸收峰在近红外二区。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0023]1)本专利技术方法引入十六烷基三甲基溴化铵CTAB、油酸钠NaOL、水杨酸钠NaSal作为三元表面活性剂，通过三元表面活性剂介导的生长策略，在胶束空间限制下精确合成均匀小尺寸的微型金纳米颗粒。由于三元表面活性剂体系之间的物理相互作用，三元表面活性剂的选择性密集堆积可以有效提高胶束堆积参数(p)和胶束自由能(F)，进一步趋向于形成小直径和高纯度的AuNRs。与传统方法相比，通过调控三元表面活性剂的比例关系，可提高产物纯度高达100％。
[0024]2)本专利技术方法通过调节AgNO3的用量和三元表面活性剂的比例关系，可以将AuNRs的直径动态控制在6～11nm。
[0025]3)本专利技术方法通过硝酸银用量的改变，可实现调控AuNRs的纵横比在2.70至7.32，以及在700至1147nm的宽NIR窗口中可定制的等离子体波长。
[0026]4)本专利技术方法通过采用对苯二酚(HQ)作为还原剂，通过HQ引导AuNRs的生长趋于小尺寸，且HQ在合成微型金纳米棒的具有两个独特的优势因素：(1)HQ通过pH调节的Au原子沉积具有较高的灵活性；(2)HQ的高还原环境稳定性。
附图说明
[0027]图1是实施例1中纳米金种子的标准溶液颜色图。
[0028]图2是实施例1中CTAB、NaOL、NaSal三种表面活性剂的摩尔比为400:3.5:5.7条件下制得的金纳米棒的TEM图片，标尺为100nm。
[0029]图3是实施例1中CTAB、NaOL、NaSal三种表面活性剂的摩尔比为400:3.5:5.7条件下制得的金纳米棒的紫外吸收光谱图。
[0030]图4是实施例2中AA作为还原剂所得产物的TEM图片，标尺为100nm。
[0031]图5是实施例2中DA作为还原剂所得产物的TEM图片，标尺为100n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用三元表面活性剂制备微型金纳米棒的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：制备金纳米种子溶液以氯金酸、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、硼氢化钠溶液为原料合成金纳米种子溶液，所述的金纳米种子溶液中的纳米金种呈球形，粒径为4nm；步骤(2)：制备生长溶液以氯金酸、水、三元表面活性剂为原料制备生长溶液；所述三元表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵CTAB、油酸钠NaOL、水杨酸钠NaSal，其中十六烷基三甲基溴化铵CTAB、油酸钠NaOL、水杨酸钠NaSal的摩尔比为400：1～57：1～30；步骤(3)：制备微型金纳米棒将一定量硝酸银和盐酸加入到生长溶液搅拌，再加入还原剂对苯二酚，直到溶液变成完全无色，然后加入步骤(1)金纳米种子溶液，水浴环境下孵育14～16h，制备得到微型金纳米棒。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，反应温度为27℃，反应时间为2h。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氯金酸与三元表面活性剂总量的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄又举，雒小宁，宋丽平，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：