一种单分散性好的金纳米棒合成方法

1.本发明涉及金属纳米材料合成技术领域，尤其是涉及一种单分散性好的金纳米棒合成方法。


背景技术：

2.近些年来贵金属纳米颗粒领域的研究已经深入研究人员的视野，而金纳米棒由于其独特的一维纳米结构，使其能够显示尺寸和形状相关的局部表面等离子体共振(lsprs)，因此在能源收集、分子生物传感、生物诊断、药物运输载体等领域受到了广泛了关注且应用前景宽广。所以关于将金纳米棒的合成工业化也成为了研究人员的重点研究方向之一。
3.但是现有合成金纳米棒的所需条件较为剧烈，且得到的金纳米棒单分散性较差，同时，现在一般以ctab作为表面活性剂，由于其中存有一定量的碘离子，会使合成的金纳米棒纯度降低。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决现有技术的金纳米棒合成方法所存在的上述技术问题，提供了一种工艺步骤简单，反应条件温和可控，产物形态与单分散性好，纯度高的金纳米棒合成方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明的一种单分散性好的金纳米棒合成方法，包括以下步骤：(1)制备种子溶液将10ml 0.1m的ctac溶液与0.25ml 10mm的haucl4溶液混合后，加入0.6ml 0.01m的nabh4溶液，搅拌后恒温静置，得种子溶液。
6.(2)制备生长溶液将10ml 0.1m的ctac溶液与0.44g 3,5-二溴水杨酸溶于8.4ml水中后，加入40μl 0.1m的agno3溶液，恒温静置，之后加入1ml 10mm的haucl4溶液，搅拌，恒温静置，得生长溶液。本发明以ctac及3,5-二溴水杨酸作为表面活性剂，可以极大的提升所合成的金纳米棒的单分散性，而且所需的反应条件也较为温和。
7.(3)合成金纳米棒将生长溶液ph调整至1.1～1.3，依次加入1.6ml 0.1m的苯酚溶液、32μl种子溶液，快速搅拌后恒温静置，离心，去除上清液，离心产物即为金纳米棒。本发明中以苯酚作为还原剂，苯酚可以过量添加而不会影响反应，保证金元素被完全还原从而使得产率更高，同时加入了苯酚可以使生长出来的金纳米棒尺寸更长。
8.作为优选，步骤(1)中，将0.6ml 0.01m的nabh4溶液稀释至1ml后加入。
9.作为优选，步骤(1)中，搅拌转速为1500rpm，搅拌时间为1～2min。
10.作为优选，步骤(1)中，恒温静置条件为：30℃水浴加热至溶液无色透明。
11.作为优选，步骤(2)中，将10ml0.1m的ctab溶液与0.44g 3,5-二溴水杨酸溶解于
8.4ml50℃的水中，溶解后降温至30℃。
12.作为优选，步骤(2)中，步骤(2)中，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为60～90min。
13.作为优选，步骤(2)中，恒温静置条件为：30℃水浴加热。
14.作为优选，步骤(3)中，使用质量百分含量37％的盐酸将生长溶液ph调整至1.1～1.3。
15.作为优选，步骤(3)中，快速搅拌速度为1500rpm。
16.作为优选，步骤(3)中，恒温静置条件为：30℃水浴加热，静置时间为2h。
17.因此，本发明具有如下有益效果：(1)以ctac及3,5-二溴水杨酸作为表面活性剂，可以极大的提升所合成的金纳米棒的单分散性，而且所需的反应条件也较为温和；(2)以苯酚作为还原剂，苯酚可以过量添加而不会影响反应，保证金元素被完全还原从而使得产率更高，同时加入了苯酚可以使生长出来的金纳米棒尺寸更长。
附图说明
18.图1是实施例1中的金纳米棒的透射电镜图。
19.图2是对比例1中的金纳米棒的透射电镜图。
20.图3是实施例2中的金纳米棒的透射电镜图。
21.图4是对比例2中的金纳米棒的透射电镜图。
22.图5是实施例3中的金纳米棒的透射电镜图。
23.图6是对比例3中的金纳米棒的透射电镜图。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
25.实施例1(1)制备种子溶液将10ml 0.1m的ctab溶液与0.25ml 10mm的haucl4溶液混合后，将0.6ml 0.01m的nabh4溶液稀释至1ml后加入，1500rpm搅拌1min后恒温静置，得种子溶液，恒温静置条件为：30℃水浴加热至溶液无色透明。
26.(2)制备生长溶液将10ml 0.1m的ctac溶液与0.44g 3,5-二溴水杨酸溶于8.4ml 50℃的水中，溶解后降温至30℃，加入40μl 0.1m的agno3溶液，恒温静置，之后加入1ml 10mm的haucl4溶液，400rpm搅拌60min，恒温静置，得生长溶液，恒温静置条件为：30℃水浴加热。
27.(3)合成金纳米棒使用质量百分含量37％的盐酸将生长溶液ph调整至1.1，依次加入1.6ml 0.1m的苯酚溶液、32μl种子溶液，1500rpm快速搅拌后恒温静置，离心两次(7000rpm，30min)，去除上清液，离心产物即为金纳米棒，恒温静置条件为：30℃水浴加热，静置时间为2h。
28.得到的金纳米棒透射电镜图如图1所示。从图1可知，金纳米棒的长度大约在121.3nm，直径在20.6nm，长径比在5.9。
29.对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于，以ctab与3,5-二溴水杨酸作为双表面活性剂，其余与实施例1完全相同。得到的金纳米棒透射电镜图如图2所示。由图2可知，得到的金纳米棒的长度大约在57.1nm，且金纳米棒的尺寸也不均匀，单分散性较差。
30.通过图1和图2比较可知，使用ctac与3,5-二溴水杨酸得到的金纳米棒的尺寸较ctab与3,5-二溴水杨酸得到的金纳米棒的尺寸更长，且单分散性更好实施例2(1)制备种子溶液将10ml 0.1m的ctab溶液与0.25ml 10mm的haucl4溶液混合后，将0.6ml 0.01m的nabh4溶液稀释至1ml后加入，1500rpm搅拌1.5min后恒温静置，得种子溶液，恒温静置条件为：30℃水浴加热至溶液无色透明。
31.(2)制备生长溶液将10ml 0.1m的ctac溶液与0.44g 3,5-二溴水杨酸溶于8.4ml 50℃的水中，溶解后降温至30℃，加入40μl 0.1m的agno3溶液，恒温静置，之后加入1ml 10mm的haucl4溶液，400rpm搅拌80min，恒温静置，得生长溶液，恒温静置条件为：30℃水浴加热。
32.(3)合成金纳米棒使用质量百分含量37％的盐酸将生长溶液ph调整至1.2，依次加入1.6ml 0.1m的苯酚溶液、32μl种子溶液，1500rpm快速搅拌后恒温静置，离心两次(7000rpm，30min)，去除上清液，离心产物即为金纳米棒，恒温静置条件为：30℃水浴加热，静置时间为2h。
33.得到的金纳米棒透射电镜图如图3所示。从图3可知，金纳米棒的长度大约在102.3nm，直径在19.3nm，长径比在5.3。
34.对比例2对比例2与实施例2不同之处在于，以ctac与5-溴水杨酸作为双表面活性剂，其余与实施例2完全相同。得到的金纳米棒透射电镜图如图4所示。从图4可知，得到的金纳米棒的长度大约在52.1nm，且金纳米棒的尺寸也不均匀，单分散性较差通过图3和图4比较可知，使用ctac与3,5-二溴水杨酸得到的金纳米棒的尺寸较ctac与5-溴水杨酸得到的金纳米棒的尺寸更长，且单分散性更好。
35.实施例3(1)制备种子溶液将10ml 0.1m的ctab溶液与0.25ml 10mm的haucl4溶液混合后，将0.6ml 0.01m的nabh4溶液稀释至1ml后加入，1500rpm搅拌2min后恒温静置，得种子溶液，恒温静置条件为：30℃水浴加热至溶液无色透明。
36.(2)制备生长溶液将10ml 0.1m的ctac溶液与0.44g 3,5-二溴水杨酸溶于8.4ml 50℃的水中，溶解后降温至30℃，加入40μl 0.1m的agno3溶液，恒温静置，之后加入1ml 10mm的haucl4溶液，400rpm搅拌90min，恒温静置，得生长溶液，恒温静置条件为：30℃水浴加热。
37.(3)合成金纳米棒使用质量百分含量37％的盐酸将生长溶液ph调整至1.3，依次加入1.6ml 0.1m的苯酚溶液、32μl种子溶液，1500rpm快速搅拌后恒温静置，离心两次(7000rpm，30min)，去除上清液，离心产物即为金纳米棒，恒温静置条件为：30℃水浴加热，静置时间为2h。
38.得到的金纳米棒透射电镜图如图5所示。从图5可知，金纳米棒的长度大约146.3nm，直径在23.6nm，长径比在6.2。
39.对比例3对比例3与实施例3不同之处在于，以ctac与油胺作为双表面活性剂，其余与实施例3完全相同。得到的金纳米棒透射电镜图如图6所示。从图6可知，得到的金纳米棒的长度大约在45.2nm，且合成的金纳米棒杂质偏多，尺寸也不均匀，单分散性较差。
40.通过图5和图6比较可知：使用ctac与3,5-二溴水杨酸得到的金纳米棒的尺寸较ctac与5-溴水杨酸得到的金纳米棒的尺寸更长，且单分散性更好。
41.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。