一种利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法

1.本发明属于贵金属纳米颗粒制备技术领域，具体涉及一种利用金属膜进行生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法。


背景技术：

2.贵金属纳米颗粒是纳米级光限制和操纵的有前途的材料，并已广泛用于识别、生物成像和催化。由于它们具有稳定的化学性质、强吸收和可见光到近红外范围内的宽范围可调表面等离激元共振，金纳米颗粒表现出强烈的光热和电磁场增强。这些在光信号增强应用中具有重要作用。由于电荷聚集，具有尖锐边缘或尖端的贵金属纳米颗粒可以将边缘或尖端区域附近的电磁场增强很多倍，并且它们可以将场限制最小化到几个纳米。纳米尖端结构的这种强场增强，为光信号的精确控制和检测提供了一种新方法，并且可以提高表面增强拉曼散射的效率。金纳米颗粒的强光吸收能力不仅提供了强大的电磁场增强，而且在改善光热转换方面具有巨大潜力。在合成具有纳米尖端的等离激元光热纳米结构的传统方法中，聚乙烯吡咯烷酮、硫醇和生物分子被用作表面活性剂。然而，这些表面活性剂很难去除，并且会极大地影响测量光信号的准确性，尤其是在拉曼信号的检测中。因此，利用简单方法合成带有尖锐尖端的、且不受表面活性剂影响的金纳米花颗粒，是当前贵金属纳米颗粒合成领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种操作简单的利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，以摆脱传统方法存在的弊端，并利用颗粒表面的尖锐尖端为光信号的精确控制和检测提供新的方法。
4.针对上述目的，本发明所采用的技术方案由下述步骤组成：
5.1.向去离子水中加入十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵，并加入氯金酸、硝酸银、浓盐酸、抗坏血酸，进行充分搅拌，得到生长液。
6.2.将退火后的金属膜浸泡在生长液中，常温静置生长，之后用去离子水与乙醇进行洗涤，得到带有尖锐尖端的金纳米花颗粒。
7.上述步骤1中，优选生长液中十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的总浓度为25～40g/l，十六烷基三甲基氯化铵与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:5～10。
8.上述步骤1中，优选生长液中硝酸银的浓度为0.02～0.2mmol/l，硝酸银与氯金酸、盐酸、抗坏血酸的摩尔比为1:3～8:150～250:5～10。
9.上述步骤2中，所述金属膜为银膜、金膜、铝膜等中任意一种，所述金属膜的厚度为5～20nm。
10.上述步骤2中，进一步优选常温静置生长的时间为2～5小时。
11.本发明的有益效果如下：
12.1.本发明合成方法简单，利用宏观可见的金属膜来合成微观尺度的纳米颗粒，所制备出的金纳米花颗粒具有尖锐尖端，具有稳定的化学性质、强吸收和可见光到近红外范围内的表面等离激元共振，对光场局域限制更强，可以提供很好的电磁和光热场增强，且具有良好的分散性，颗粒尺寸在200～500nm之间，在提高表面增强拉曼散射的效率方面具有优势，单颗粒即可用于分子拉曼信号的检测。
13.2.本发明方法操作简单快捷，对于制备条件要求低，常温即可，所需要的反应时间短，清洗后即可得到带有尖锐尖端的金纳米花颗粒。
附图说明
14.图1是实施例1制备的带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的sem图。
15.图2是实施例2制备的带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的sem图。
16.图3是实施例3制备的带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的sem图。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
18.实施例1
19.1.在19ml去离子水中加入0.08g ctab和0.56g ctac，再依次加入1ml 10mmol/l氯金酸水溶液、200μl 10mmol/l硝酸银水溶液、33.5μl 12mol/l hcl水溶液和160μl 100mmol/l抗坏血酸水溶液，并进行充分搅拌，得到生长液。
20.2.利用热蒸发镀膜仪器在尺寸为5mm*5mm的硅片上蒸镀厚度为10nm的银膜，并在200℃下退火10min，之后将其浸泡在2ml生长液中，在常温下进行静置生长3h，用去离子水和乙醇进行洗涤，得到带有尖锐尖端的金纳米花颗粒。如图1所示，金纳米花颗粒表面粗糙，带有尖锐尖端，且尖端与颗粒连接处直径较小，颗粒尺寸大多在300～500nm之间。
21.实施例2
22.1.在19ml去离子水中加入0.08g ctab和0.56g ctac，再依次加入1ml10mmol/l氯金酸水溶液、200μl 10mmol/l硝酸银水溶液、33.5μl 12mol/l hcl水溶液和160μl 100mmol/l抗坏血酸水溶液，并进行充分搅拌，得到生长液。
23.2.利用热蒸发镀膜仪器在尺寸为5mm*5mm的硅片上蒸镀厚度为10nm的金膜，并在200℃下退火10min，之后将其浸泡在2ml生长液中，在常温下进行静置生长3h，用去离子水和乙醇进行洗涤，得到带有尖锐尖端的金纳米花颗粒。如图2所示，金纳米花颗粒表面粗糙，带有尖锐尖端，且尖端与颗粒连接处直径较大，颗粒尺寸大多在200～500nm之间。
24.实施例3
25.1.在19ml去离子水中加入0.08g ctab和0.56g ctac，再依次加入1ml10mmol/l氯金酸水溶液、200μl 10mmol/l硝酸银水溶液、33.5μl 12mol/l hcl水溶液和160μl 100mmol/l抗坏血酸水溶液，并进行充分搅拌，得到生长液。
26.2.利用热蒸发镀膜仪器在尺寸为5mm*5mm的硅片上蒸镀厚度为10nm的铝膜，并在200℃下退火10min，之后将其浸泡在2ml生长液中，在常温下进行静置生长3h，用去离子水和乙醇进行洗涤，得到带有尖锐尖端的金纳米花颗粒。如图3所示，金纳米花颗粒表面粗糙，
带有尖锐尖端，颗粒尺寸大多在200～500nm之间。


技术特征：
1.一种利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，其特征在于该方法由下述步骤组成：(1)向去离子水中加入十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵，并加入氯金酸、硝酸银、浓盐酸、抗坏血酸，进行充分搅拌，得到生长液；(2)将退火后的金属膜浸泡在生长液中，常温静置生长，之后用去离子水与乙醇进行洗涤，得到带有尖锐尖端的金纳米花颗粒。2.根据权利要求1所述的利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述生长液中十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的总浓度为25～40g/l，十六烷基三甲基氯化铵与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:5～10。3.根据权利要求1所述的利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述生长液中硝酸银的浓度为0.02～0.2mmol/l，硝酸银与氯金酸、盐酸、抗坏血酸的摩尔比为1:3～8:150～250:5～10。4.根据权利要求1所述的利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述金属膜为银膜、金膜、铝膜中任意一种。5.根据权利要求4所述的利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，其特征在于：所述金属膜的厚度为5～20nm。6.根据权利要求1所述的利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，其特征在于：步骤(2)中，常温静置生长的时间为2～5小时。

技术总结
本发明公开了一种利用金属膜生长带有尖锐尖端的金纳米花颗粒的方法，在常温条件下将退火后的银膜、金膜、铝膜等浸泡在生长液中，静置生长，洗涤之后可得到带有尖锐尖端的金纳米花颗粒。本发明直接利用宏观可见的金属膜合成微观尺度的纳米颗粒，方法操作简单快捷，且合成条件要求低，常温下即可。所得金纳米花颗粒表面具有尖锐尖端，分散性好，具有稳定的化学性质、强吸收和可见光到近红外范围内的表面等离激元共振。在提高表面增强拉曼散射的效率方面具有优势，单颗粒即可用于分子拉曼信号的检测。测。测。


技术研发人员：郑海荣 亢超 弥小虎 赵欣 付正坤 张正龙
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2021/11/23