一种金纳米棒垂直阵列及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金纳米棒垂直阵列的制备方法以及通过该方法得到的金纳米棒垂直阵列。该方法包括：1）制备三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液，并通过离心复溶处理，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度为5-20umol/L，且金纳米棒的浓度为0.5-2nmol/L；2）将碳原子数为1-3的一元醇与碳原子数为9-12的烷基硫醇的混合液，与步骤1）得到的所述水溶液接触；3）将氯仿和/或二氯乙烷与步骤2）得到的混合液进行混合后，并静置，得到金纳米棒垂直阵列。采用本发明专利技术提供的方法，不仅能够获得毫米级超大规模且阵列结构规整的金纳米棒垂直阵列，而且还具有易于操作、条件温和、结构均一度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种金纳米棒垂直阵列的制备方法以及通过该方法得到的金纳米棒垂直阵列。该方法包括：1）制备三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液，并通过离心复溶处理，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度为5-20umol/L，且金纳米棒的浓度为0.5-2nmol/L；2）将碳原子数为1-3的一元醇与碳原子数为9-12的烷基硫醇的混合液，与步骤1）得到的所述水溶液接触；3）将氯仿和/或二氯乙烷与步骤2）得到的混合液进行混合后，并静置，得到金纳米棒垂直阵列。采用本专利技术提供的方法，不仅能够获得毫米级超大规模且阵列结构规整的金纳米棒垂直阵列，而且还具有易于操作、条件温和、结构均一度高等优点。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
金纳米棒阵列具备形状相关的光学特性以及彼此间等离子共振耦合所带来的集合特性，其周期性规整阵列在高灵敏传感器、太阳能电池、信息存储、光电设备等领域有广泛的应用。现有技术中，制备金纳米棒阵列的方法主要是通过将金纳米棒溶液滴加在基片上，待溶剂挥发完全后，剩余的金纳米棒在基片上形成金纳米棒阵列。但是，这种方法获得的金纳米棒阵列规模小(在几十微米以下)，结构散布于基板上不连续，无法定位，整体上呈现无序的状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服通过现有方法获得的金纳米棒阵列规模小(在几十微米以下)，以及整体上呈现无序的状态的缺点，提供一种新的金纳米棒垂直阵列的制备方法，以及通过该方法得到的金纳米棒垂直阵列。采用本专利技术提供的方法，不仅能够获得毫米级超大规模且阵列结构规整的金纳米棒垂直阵列，而且还具有易于操作、条件温和、结构均一度闻等优点。本专利技术的专利技术人经过反复地研究发现，将三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液通过离心复溶处理，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵和金纳米棒的浓度在特定的范围后，与碳原子数为1-3的一元醇与碳原子数为9-12的烷基硫醇的混合液接触，然后再与氯仿和/或二氯乙烷进行混合后，通过静置能够在水的表面上得到结构规整且超大规模(毫米级别)的金纳米棒垂直阵，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术提供了一种金纳米棒垂直阵列的制备方法，其中，该方法包括以下步骤:I)制备三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液，并通过离心复溶处理，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度为5-20umol/L，且金纳米棒的浓度为0.5_2nmol/L ；2)将碳原子数为1-3的一元醇与碳原子数为9-12的烷基硫醇的混合液，与步骤I)得到的所述水溶液接触；3)将氯仿和/或二氯乙烷与步骤2)得到的混合液进行混合后，并静置，得到金纳米棒垂直阵列。本专利技术还提供一种由上述方法制备得到的金纳米棒垂直阵列。根据本专利技术提供的金纳米棒垂直阵列的制备方法，不仅能够获得毫米级超大规模且阵列结构规整的金纳米棒垂直阵列，而且还具有易于操作、条件温和、结构均一度高等优点。另外，由于本专利技术得到的金纳米棒阵列具有规模大且结构规整的优点，在光电器件、传感器、信息存储等领域具有广泛的应用价值。尤其是具有均匀的二维结构，特别适合制备薄膜器件如太阳能电池以及与石墨烯等二维功能材料复合的器件。并且，在借助表面增强拉曼效应实现痕量定量检测领域也具备很大潜力。【专利附图】【附图说明】图1是实施例1得到的金纳米棒垂直阵列的扫描电子显微镜照片(俯视照片)；图2是实施例1得到的金纳米棒垂直阵列的扫描电子显微镜照片(侧视照片)；图3a为由实施例1得到的金纳米棒垂直阵列的X射线粉末衍射图，图3b为引自XRD粉晶衍射标准PDF卡片库的AuXRD粉晶衍射谱。【具体实施方式】以下对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。根据本专利技术的金纳米棒垂直阵列的制备方法包括:I)制备三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液，并通过离心复溶处理，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度为5-20umol/L，且金纳米棒的浓度为0.5_2nmol/L ；2)将碳原子数为1-3的一元醇与碳原子数为9-12的烷基硫醇的混合液，与步骤I)得到的所述水溶液接触；3)将氯仿和/或二氯乙烷与步骤2)得到的混合液进行混合后，并静置，得到金纳米棒垂直阵列。根据本专利技术，所述制备三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液的方法可以采用本领的常规方法进行。例如可以采用种子生长法来制备，其步骤为:(1)通过向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中加入四氯金酸水溶液，然后在搅拌的条件下加入硼氢化钠和/或硼氢化钾水溶液，继续搅拌3-5min，静置2_5h制得金纳米颗粒的种子溶液，其中，十六烷基三甲基溴化铵、硼氢化钠和/或硼氢化钾与四氯金酸的摩尔比为295-305:2.2-2.5:1。(2)将金纳米颗粒的种子溶液与金纳米棒生长溶液混合，将混合所得混合物置于金纳米颗粒的种子的生长的条件下以使所述金纳米颗粒的种子生长得到金纳米棒。所述金纳米棒生长溶液含有三甲基十六烷基溴化铵、抗坏血酸、四氯金酸和硝酸银。在该步骤中可以通过控制所述金纳米棒生长溶液的硝酸银来调节纳米棒的长度和直径比。其中，相对于每摩尔的金纳米颗粒的种子，所述三甲基十六烷基溴化铵、抗坏血酸、四氯金酸和硝酸银的加入量可以为 125000-208334mol、920-1334mol、831-835mol 和 33_250mol。另夕卜，所述金纳米颗粒的种子溶液中金纳米颗粒的种子的浓度优选为0.2-0.3mmol/Lo所述混合物中，所述硝酸银的浓度优选为30-50 μ mol/L。所述金纳米颗粒的种子的生长的条件包括温度为25-35°C，时间为12-16h。根据本专利技术，通过上述方法得到的三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液中，三甲基十六烷基溴化铵的浓度一般为0.05-0.2mol/L，在本专利技术所要求的范围之外，因此，在本专利技术中需要对制备得到的三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液进行离心复溶处理，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度为5-20umol/L，且金纳米棒的浓度为0.5-2nmol/L ;优选的情况下，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度为10-15umol/L，且金纳米棒的浓度为1-1.5nmol/L。在本专利技术中，为了保证在后续步骤中，烷基硫醇能够顺利的取代原先吸附在金纳米棒上的三甲基十六烷基溴化铵，需要将所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度保持在5-20umol/L的范围内。如果所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度低于5umol/L时，金纳米棒不能够保持稳定，会发生不可逆的团聚，从而导致后续步骤无法进行；如果所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度高于20umol/L时，金纳米棒的稳定性过强，使得后续步骤加入的硫醇无法进行足够的取代，从而导致无法得到取向一致的规整阵列。并且，在本专利技术中，还需要将所述水溶液中的金纳米棒的浓度保持在为0.5-2nmol/L的范围内，如果所述水溶液中的金纳米棒的浓度低于0.5nmol/L时，会导致无法得到足够的非团聚金纳米棒析出在水面；如果所述水溶液中的金纳米棒的浓度高于2nmol/L时，会导致配体修饰效率低而在析出后无法形成规整排列。在本专利技术中，所述水溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金纳米棒垂直阵列的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）制备三甲基十六烷基溴化铵修饰的金纳米棒的水溶液，并通过离心复溶处理，使得所述水溶液中的三甲基十六烷基溴化铵的浓度为5?20umol/L，且金纳米棒的浓度为0.5?2nmol/L；2）将碳原子数为1?3的一元醇与碳原子数为9?12的烷基硫醇的混合液，与步骤1）得到的所述水溶液接触；3）将氯仿和/或二氯乙烷与步骤2）得到的混合液进行混合后，并静置，得到金纳米棒垂直阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛广路，魏文博，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：