一种纳米金颗粒的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光、电学，生物材料和纳米材料等技术领域，具体是指一种纳米金颗粒的制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米金具有优异的导电性、良好的稳定性以及小尺寸效应、表面效应、光学效应及催化特性等，使它在光学探针、电化学探针、传感器、DNA检测葡萄糖传感器、植物保护、药物传递及表面增强拉曼散射等方面得到了应用，其制备是目前人们研宄的热点之一。
纳米金的制备方法主要有:物理法和化学法。其中，物理法主要有真空蒸镀法、电分散法和激光消融法等。物理方法原理简单，所得产品杂质少、质量高，其缺点是对仪器设备要求较高、生产费用昂贵，主要适用于对纳米金粒子的尺寸和形状要求都不高的产业化制备。化学法主要有氧化还原法、电化学法、微乳液法、相转移法、模板法、微波法和光化学法等。化学制备的纳米金颗粒的粒径最小可达几纳米，操作简单，容易控制，缺点是得到的纳米金颗粒易发生聚集，主要适用于对纳米金颗粒性能要求较高的光学、电学和生物医学等领域。以上化学制备法在制备中往往需要添加多种分散剂或稳定剂或絮凝剂，成本较高，耗时长。
[0003]HEPES, 4-羟乙基哌嗪乙磺酸，是一种对细胞无毒性作用的氢离子缓冲剂，能较长时间控制恒定的PH范围。
[0004]PVP, polyvinyl pyrrolidone，聚乙稀卩比略烧酮的简称，是一种非离子型高分子化合物，属于N-乙烯基酰胺类聚合物。聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量从数千至一百万以上的均聚物、共聚物、交联聚合物系列产品，并以其优异独特的性能获得广泛应用。
[0005]PEG，polyethylene glycol，聚乙二醇的简称，无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种纳米金颗粒的制备方法，常温即可进行纳米金颗粒的制备，有效抑制纳米金颗粒间的团聚，颗粒分散性好、均一度高。。
[0007]本发明通过下述技术方案实现:一种纳米金颗粒的制备方法，包括以下步骤:
步骤S100:配制浓度为0.05-10mmol/L的氯金酸溶液；
步骤S200:配制浓度为5-50mmol/L的HEPES缓冲液，并用氢氧化钠调节HEPES缓冲液的 PH 值至 7.0-8.0 ；
步骤S300:向步骤S200所配制的HEPES缓冲液中添加表面活性剂，配制浓度为l-2mmol/L的表面活性剂溶液；
步骤S400:将步骤S300所配制的表面活性剂溶液引入反应池，按氯金酸溶液和表面活性剂溶液的摩尔比为1:1-1:10向反应池中缓慢添加步骤S100所配制的氯金酸溶液，并以200-300r/min的速度匀速搅拌，反应5_30min，获得含有纳米金胶体的混合液；
步骤S500:将步骤S400所配制的混合液进行纳米金胶体的干燥提纯，获得纳米金颗粒。
[0008]本发明中氯金酸与HEPES在常温条件下即可反应，HEPES作为还原剂不仅可以与氯金酸发生氧化还原反应，还具有一定的稳定作用。首先使AuCl4-被还原成金原子形成晶核。初始时晶核粒度极小、具有很高的表面能，一段时间后金原子形成稳定的晶核，由于HEPES内含有哌嗪环可以产生N自由基，能通过吸附作用迅速与周围的晶核结合，抑制晶粒的生长。另一方面，在HEPES和表面活性剂的共同作用下使纳米金颗粒表面带正电荷，避免纳米金颗粒间相互碰撞发生聚合。整个过程抑制二次颗粒的形成，因此可得到稳定的纳米金溶胶。为使反应完全，加入过量HEPES，一是增大反应物过饱和度以加快成核速率，二是过量的HEPES可起到稳定剂的作用。表面活性剂作为分散剂，可有效抑制纳米金颗粒间的团聚，颗粒分散性好、均一度高。。
[0009]进一步地，所述步骤S300中的表面活性剂溶液是指PVP溶液。
[0010]选择PVP作为表面活性剂，PVP的疏水链包裹纳米金颗粒，使纳米金颗粒很好的悬浮在溶液中，避免了纳米金颗粒间的接触，能得到粒径分布较窄的分散的球形纳米金颗粒。相同条件下，以PVP作为表面活性剂进行添加时得到的纳米金颗粒粒径较小且均一。
[0011]进一步地，所述步骤SlOO具体是指:配制浓度为lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步骤S200具体是指:配制浓度为20mmol/L的HEPES缓冲液，并用氢氧化钠调节HEPES缓冲液的PH值至7.4 ；
所述步骤S300具体是指:向步骤S200所配制的HEPES缓冲液中添加表面活性剂，配制浓度为lmmol/L的表面活性剂溶液；
所述步骤S400具体是指:常温状态下，将步骤S300所配制的表面活性剂溶液引入反应池，按氯金酸溶液和表面活性剂溶液的摩尔比1:5-1:10向反应池中缓慢添加步骤SlOO所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度搅拌lOmin，获得含有纳米金胶体的混合液；
所述步骤S500具体是指:将步骤S400所配制的混合液引入超滤器，采用微孔滤膜过滤3-5h，在微孔滤膜的下方获得纳米金胶体；然后将纳米金胶体置于50-60°C的干燥炉中，在氮气环境下加热干燥3h，自然冷却至室温，获得粒径小于1nm的纳米金颗粒。
[0012]当氯金酸的浓度为lmmol/L时，反应产物主要是纳米金颗粒；当氯金酸的浓度为10mmol/L时，开始出现金枝晶；当氯金酸的浓度为30mmol/L时，反应产物全都是金枝晶；当氯金酸的浓度在lmmol/L以下时，反应产物绝大部分是纳米金颗粒，形貌相差不大。
[0013]进一步地，所述步骤S100具体是指:配制浓度为lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步骤S200具体是指:配制浓度为20mmol/L的HEPES缓冲液，并用氢氧化钠调节HEPES缓冲液的PH值至7.4 ；
所述步骤S300具体是指:向步骤S200所配制的HEPES缓冲液中添加表面活性剂，配制浓度为lmmol/L的表面活性剂溶液；
所述步骤S400具体是指:常温状态下，将步骤S300所配制的表面活性剂溶液引入反应池，按氯金酸溶液和表面活性剂溶液的摩尔比1:2-1:3向反应池中缓慢添加步骤S100所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度搅拌lOmin，获得含有纳米金胶体的混合液；
所述步骤S500具体是指:将步骤S400所配制的混合液引入超滤器，采用微孔滤膜过滤3-5h，在微孔滤膜的下方获得纳米金胶体；然后将纳米金胶体置于50-60°C的干燥炉中，在氮气环境下加热干燥3h，自然冷却至室温，获得粒径为15-25nm的纳米金颗粒。
[0014]进一步地，所述步骤SlOO具体是指:配制浓度为lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步骤S200具体是指:配制浓度为20mmol/L的HEPES缓冲液，并用氢氧化钠调节HEPES缓冲液的PH值至7.4 ；
所述步骤S300具体是指:向步骤S200所配制的HEPES缓冲液中添加表面活性剂，配制浓度为lmmol/L的表面活性剂溶液；
所述步骤S400具体是指:常温状态下，将步骤S300所配制的表面活性剂溶液引入反应池，按氯金酸溶液和表面活性剂溶液的摩尔比1:1-1:2向反应池中缓慢添加步骤SlOO所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度搅拌lOmin，获得含有纳米金胶体的混合液；
所述步骤S500具体是指:将步骤S400所配制的混合液引入超滤器，采用微孔滤膜过滤3-5h，在微孔滤膜的下方获得纳米金胶体；然后将纳米金胶体置于50-60°C的干燥炉中，在氮气环境下加热干燥3h，自然冷却至室温，获得粒径为25-40nm的纳米金颗粒。
[0015]进一步地，所述微控滤膜优选孔径为0.2um或0.45um的GHP滤膜。
[0016]所述GHP滤膜可用于水相也可用于有机相。
[0017]进一步地，所述步骤S300中的表面活性剂溶液是指PEG溶液。
[0018]PEG对纳米金胶体有修饰的作用，可使纳米金胶体在复杂介质中保持良好的分散性，且分散后的溶液不易沉降，在常温下能够以胶体金形式稳定存在数周。
[0019]进一步地，所述步骤SlOO具体是指:配制浓度为lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步骤S200具体是指:配制浓度为20mmol/L的HEPES缓冲液，并用氢氧化钠调节HEPES缓冲液的PH值至7.4 ；
所述步骤S300具体是指:向步骤S200所配制的HEPES缓冲液中添加表面活性剂，配制浓度为lmmol/L的表面活性剂溶液；
所述步骤S400具体是指:常温状态下，将步骤S300所配制的表面活性剂溶液引入反应池，按氯金酸溶液和表面活性剂溶液的摩尔比1:5-1:10向反应池中缓慢添加步骤S100所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度搅拌lOmin，获得含有纳米金胶体的混合液；
所述步骤S500具体是指:将步骤S400所配制的混合液在静置槽中静置2-10h后，提取下方的酒红色液体至高速离心机，以10000r/min-16000r/min的转速高速旋转2_5h ;提取沉淀物并用去离子水进行充分洗涤后，置于60-8