一种合成手性金纳米粒子的方法

1.本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种合成手性金纳米粒子的方法。


背景技术：

2.手性金纳米颗粒因独特的局域等离激元共振和手性性质，在生物传感，手性药物安全及拆分，不对称催化，电子自旋，圆偏振光学器件等诸多领域有应用价值(chem.soc.rev.2021,50,3738-3754)。构建具有手性晶面和形貌的金纳米结构有望能极大增强手性光学活性和衍生新的光学效应(science.2009,325,1513-1515)。同时，纳米结构的均一手性晶面会提供一种本征的不对称环境，对不对称催化领域的理论研究和应用极其重要(phys.chem.chem.phys.2020,22,21570-21582；acs nano 2010,4,5-10)。
3.对于本征手性金纳米结构，构建均一手性晶面的纳米结构，构筑更加有序的三维手性纳米结构，以及探索和优化大规模可控制备方法对于调控手性纳米材料的光学和催化性能和实际生产应用非常重要，仍然是有待解决的重要问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种合成手性金纳米粒子的方法，本发明可以合成手性晶面的金纳米颗粒，同时不对称催化性能好。
5.本发明提供了一种合成手性金纳米粒子的方法，包括：
6.分散剂溶液、氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子混合，反应，得到反应产物；反应产物经离心，洗涤，即得。
7.优选的，所述金纳米种子为金纳米颗粒，所述颗粒的粒径为20～50nm；颗粒的形态包括球、多面体、八面体、立方体、三八面体、纳米棒或纳米板中的一种或多种。
8.优选的，所述分散剂溶液为分散剂分散在水中得到；所述分散剂选自烷基硫酸类表面活性剂，烷基苯磺酸类表面活性剂，聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、烷基吡啶类表面活性剂或烷基铵类表面活性剂的一种或几种。
9.优选的，所述金纳米种子和分散剂溶液的摩尔浓度比为1:(5～60)。
10.优选的，所述还原剂为抗坏血酸类、柠檬酸类、盐酸羟胺中的一种或多种。
11.优选的，所述手性试剂为手性氨基酸和手性多肽。
12.优选的，所述反应为恒温静置反应；所述反应的温度为30～60℃；反应的时间为2min～12h。
13.优选的，所述离心转速为2000r/m～15000r/m。
14.优选的，所述氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子的摩尔浓度比为(1～100)：(100～8000)：(0.0002～0.4)：(0.01～3)。
15.本发明还提供了上述技术方案任意一项所述的制备方法制得的手性金纳米粒子作为不对称催化反应的催化剂的应用。
16.本发明提供了一种手性金纳米粒子，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制
得。
17.与现有技术相比，本发明提供了一种合成手性金纳米粒子的方法，包括：分散剂溶液、氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子混合，反应，得到反应产物；反应产物经离心，洗涤，即得。本发明通过本征手性纳米颗粒合成具有单一手性晶面、高比活性面积的纳米颗粒，在手性表面化学、不对称催化领域具有巨大优势和应用价值；三维卍字纳米结构因独特的旋转形貌，具有高手性光学活性，有望在组装和光学领域体现其应用价值；本发明反应条件温和简单，快速简捷，产物的均匀性和稳定性好，有利于大规模制备，克服了无法规模生产单一手性纳米颗粒的现象。
附图说明
18.图1为实施例1制备的具有均一手性晶面的金纳米颗粒扫描图；
19.图2为实施例2制备的具有三维卍字形貌的金纳米颗粒扫描图；
20.图3为实施例3制备的具有高手性光学性质的金纳米颗粒的扫描图；
21.图4为对比例1无手性光学性质的金纳米颗粒扫描图。
具体实施方式
22.本发明提供了一种合成手性金纳米粒子的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
23.本发明提供了一种合成手性金纳米粒子的方法，包括：
24.分散剂溶液、氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子混合，反应，得到反应产物；反应产物经离心，洗涤，即得。
25.本发明提供的合成手性金纳米粒子的方法首先将分散剂溶于水中，得到分散剂溶液；优选在水中加入分散剂，分散均匀；优选在离心管中，轻摇使其分散均匀。
26.所述分散剂选自烷基硫酸类表面活性剂，烷基苯磺酸类表面活性剂，聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、烷基吡啶类表面活性剂或烷基铵类表面活性剂的一种或几种。
27.而后加入氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子混合。
28.本发明优选限定上述加入顺序，具体为依次加入水、分散剂、氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子。
29.本发明所述金纳米种子为金纳米颗粒，所述颗粒的粒径为20～50nm；颗粒的形态包括球、多面体、八面体、立方体、三八面体、纳米棒或纳米板中的一种或多种。
30.按照本发明，所述金纳米种子和分散剂溶液的摩尔浓度比优选为1:(5～60)；更优选为1:(7～50)。
31.本发明所述还原剂为抗坏血酸类、柠檬酸类、盐酸羟胺中的一种或多种。
32.本发明所述手性试剂为手性氨基酸和手性多肽；
33.所述手性氨基酸包括但不限于l-半胱氨酸、d-半胱氨酸；所述手性多肽包括但不限于l-谷胱甘肽、d-谷胱甘肽。
34.按照本发明，所述氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子的摩尔浓度比为(1～100)：(100～8000)：(0.0002～0.4)：(0.01～3)。
35.混合，反应，得到反应产物。
36.本发明所述反应为恒温静置反应；所述反应的温度为30～60℃；优选为30～50℃；反应的时间优选为2min～12h；更优选为1h～8h；最优选为1h～6h。
37.将反应产物经离心，洗涤，即得。
38.本发明对于所述离心，洗涤的具体方式和操作不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。
39.本发明所述离心转速优选为2000r/m～15000r/m；更优选为5000r/m～14000r/m。
40.本发明还提供了上述技术方案任意一项所述的制备方法制得的手性金纳米粒子作为不对称催化反应的催化剂的应用。
41.本发明提供的手性金纳米粒子可以作为不对称催化反应的催化剂。
42.本发明提供了一种手性金纳米粒子，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制得。
43.本发明提供了一种合成手性金纳米粒子的方法，包括：分散剂溶液、氯金酸、还原剂、手性试剂和金纳米种子混合，反应，得到反应产物；反应产物经离心，洗涤，即得。本发明通过本征手性纳米颗粒合成具有单一手性晶面、高比活性面积的纳米颗粒，在手性表面化学、不对称催化领域具有巨大优势和应用价值；三维卍字纳米结构因独特的旋转形貌，具有高手性光学活性，有望在组装和光学领域体现其应用价值；本发明反应条件温和简单，快速简捷，产物的均匀性和稳定性好，有利于大规模制备，克服了无法规模生产单一手性纳米颗粒的现象。
44.为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种合成手性金纳米粒子的方法进行详细描述。
45.实施例1
46.具有单一手性晶面的金纳米颗粒合成
47.1)在2.025ml二次水中加入1.35ml 0.1m十六烷基溴化吡啶溶液、0.45ml 0.1m十六烷基氯化吡啶水溶液，置于7毫升离心管中，轻摇使其分散均匀；
48.2)加入0.2ml 10mm氯金酸溶液，体系呈橘色；
49.3)加入1.4ml 0.1m抗坏血酸溶液，体系从橘色变透明色；
50.4)加入2.5μl 0.1mm l-半胱氨酸溶液或d-半胱氨酸溶液，轻摇至溶液均匀；
51.5)加入12μl十六烷基氯化吡啶包裹的金纳米种子，轻摇至溶液均匀；
52.6)置于30℃环境中静置反应，反应持续2小时；
53.所述反应过程全程在30℃恒温水浴锅中进行；
54.7)离心分离产物纳米粒子，洗涤并保存在一定量的去离子水中；
55.所采用离心转速为12000r/m，去离子水洗涤至少一次；
56.使用扫描电子显微镜表征形貌，圆二色仪器表征手性性质，结果如图1所示。
57.实施例2
58.具有三维卍字形貌的金纳米颗粒合成
59.1)在2.025ml二次水中加入1.35ml 0.1m十六烷基溴化吡啶溶液、0.45ml 0.1m十
六烷基氯化吡啶水溶液，置于7毫升离心管中，轻摇使其分散均匀；
60.2)加入0.2ml 10mm氯金酸溶液，体系呈橘色；
61.3)加入1.4ml 0.1m抗坏血酸溶液，体系从橘色变透明色；
62.4)加入12.5μl 0.1mm l-半胱氨酸溶液或d-半胱氨酸溶液，轻摇至溶液均匀；
63.5)加入48μl十六烷基氯化吡啶包裹的金纳米种子，轻摇至溶液均匀；
64.6)置于30℃环境中静置反应，反应持续2小时；
65.所述反应过程全程在30℃恒温水浴锅中进行；
66.7)离心分离产物纳米粒子，洗涤并保存在一定量的去离子水中；
67.所采用离心转速为12000r/m，去离子水洗涤至少一次；
68.使用扫描电子显微镜表征形貌，圆二色仪器表征手性性质，结果如图2所示。
69.实施例3
70.具有高手性光学性质的金纳米颗粒合成
71.1)在2.025ml二次水中加入1.35ml 0.1m十六烷基溴化吡啶溶液、0.45ml 0.1m十六烷基氯化吡啶水溶液，置于7毫升离心管中，轻摇使其分散均匀；
72.2)加入0.2ml 10mm氯金酸溶液，体系呈橘色；
73.3)加入1.4ml 0.1m抗坏血酸溶液，体系从橘色变透明色；
74.4)加入12.5μl 0.1mm l-半胱氨酸溶液或d-半胱氨酸溶液，轻摇至溶液均匀；
75.5)加入12μl十六烷基氯化吡啶包裹的金纳米种子，轻摇至溶液均匀；
76.6)置于30℃环境中静置反应，反应持续2小时；
77.所述反应过程全程在30℃恒温水浴锅中进行；
78.7)离心分离产物纳米粒子，洗涤并保存在一定量的去离子水中；
79.所采用离心转速为12000r/m，去离子水洗涤至少一次；
80.使用扫描电子显微镜表征形貌，圆二色仪器表征手性性质，结果如图3所示。
81.对比例1
82.无手性光学性质的金纳米颗粒合成
83.1)在2.025ml二次水中加入1.35ml 0.1m十六烷基溴化吡啶溶液、0.45ml 0.1m十六烷基氯化吡啶水溶液，置于7毫升离心管中，轻摇使其分散均匀；
84.2)加入0.2ml 10mm氯金酸溶液，体系呈橘色；
85.3)加入1.4ml 0.1m抗坏血酸溶液，体系从橘色变透明色；
86.4)加入6.25μl 0.1mm l-半胱氨酸溶液和6.25μl d-半胱氨酸溶液，轻摇至溶液均匀；
87.5)加入12μl十六烷基氯化吡啶包裹的金纳米种子，轻摇至溶液均匀；
88.6)置于30℃环境中静置反应，反应持续2小时；
89.所述反应过程全程在30℃恒温水浴锅中进行；
90.7)离心分离产物纳米粒子，洗涤并保存在一定量的去离子水中；
91.所采用离心转速为12000r/m，去离子水洗涤至少一次；
92.使用扫描电子显微镜表征形貌，圆二色仪器表征手性性质，结果如图4所示。
93.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。