专利名称：一种提高金纳米棒的纯度的方法
技术领域：
本发明涉及一种高纯度金纳米棒的制备方法，具体的讲涉及一种除去所制备的纳米棒中球状金纳米粒子，提高金纳米棒的纯度，制备高纯度金纳米棒的方法。
背景技术：
纳米尺度指的是小于十亿分之一米。材料在这一尺度上表现出与传统材料完全不同的属性。尤其是温度、电气性能和磁性能等完全与传统材料不同，这就构成了新技术的基础。金纳米棒为直径约10-20nm、长度为40-200nm的固体金圆柱体。把材料塑成棒状是很重要的一点，因为棒形决定了电子激发的光的能量大小。
金纳米棒有两个等离子体波，即分别对应于纳米棒的横向宽度和纵向长度。纳米棒的消光光谱显示沿横向宽度方向激发所引起的横向等离子体波长(TPW)随横向宽度的变化不明显，而纳米棒纵向长度方向激发引起的纵向等离子体波长(LPW)，却非常敏感地随着纳米棒纵横比的变化而变化，即不同纵横比的纳米棒对应不同的纵向等离子体波长。纵向等离子体波在可见和近红外波长范围发生谐振，对于生物成像，此频率是理想的，因为在此范围，水和生物分子的吸收很低，激光激发金纳米棒技术将超灵敏医学成像技术带入一个空前的灵敏水平。实验表明该技术将微小金棒注射入血管，透过皮肤用激光来照亮它们，在活体小鼠血管中拍摄的金纳米棒发出红色光。利用此方法生成的图像比传统荧光染料法明亮得多。
目前已发展了多种制备金纳米棒的方法，包括电化学方法、光化学合成法和金纳米种子还原制备法。但在上述几种方法中，都会有一定比例的金纳米球存在，难以获得高纯度的金纳米棒，影响金纳米棒的应用，有必要发展一种新的方法制备高纯度的金纳米棒。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效地去除金纳米棒中球状金纳米粒子，制备简单，操作方便，提高金纳米棒的纯度方法。
本发明的目的是通过下述方式实现的将金纳米棒分散在表面活性剂的水溶液中，加入磷酸二氢盐，通过可见近红外吸收光谱监测，当长波长吸收峰强度相对没有变化时，离心分离得到所需高纯度的金纳米棒。
所述的磷酸二氢盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵。
所述的磷酸二氢盐在表面活性剂水溶液浓度在0.1～1.0mol/L为佳。
所述的表面活性剂为十六烷基铵类阳离子表面活性剂。
所述的十六烷基铵类阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苯基溴化铵或十六烷基三乙基溴化铵。
所述的表面活性剂的水溶液浓度在0.01～0.2mol/L范围之间为佳。
金纳米棒分散体系中溶解的氧气可加速球状纳米金的反应，通过连续向溶液中通入空气或氧气可使体系中溶解的氧气越多，球状金纳米粒子的氧化速率越快，而金纳米棒仍能稳定的存在于分散体系中。
纳米棒的消光光谱在可见-近红外区，有两个最大吸收峰，短波长吸收强度对应纳米棒中的横向等离子体以及球状纳米粒子的吸收，纳米棒中含有的纳米球越少，即吸收强度越小；长波长吸收峰对应纳米棒中的纵向等离子体波吸收。
现有的已制备的金纳米棒纯度不高，包含有棒状和球状两种金纳米粒子。本发明金纳米棒的纯度通过除去球状金纳米粒子的方式而提高的。
本发明提供了一种制备高纯度的金纳米棒的方法，用于去除用传统金纳米棒制备方法所得金纳米棒中含有大量的球状金纳米粒子。本发明向该体系中加入磷酸二氢盐，因球状纳米粒子在表面活性剂和磷酸二氢盐体系中不稳定，被氧化成金离子，除去了其中的球状金纳米粒子，而金纳米棒仍能稳定存在于该体系中，从而提高金纳米棒的纯度。本发明具有操作简单，重现性好，易于推广的特点。通过本发明中的方法能获得高纯度的金纳米棒。尤其重要的是，本发明中的方法能选择性氧化不同形状的金纳米离子，为生物成像和生物传感提供理想的金纳米棒。
图1为不纯金纳米棒(含有金纳米球)的透射电镜图。
图2为用1.0mol/L磷酸二氢钠处理不纯金纳米棒逐渐变化时的可见近红外实时吸收光谱，图中a表示最初不纯金纳米棒，f表示最后所获得的高纯度金纳米棒。
图3为处理后的高纯度金纳米棒透射电镜图。
图4为用0.1mol/L磷酸二氢钠处理不纯金纳米棒逐渐变化时的可见近红外实时吸收光谱，图中a表示最初不纯金纳米棒，f表示最后所获得的高纯度金纳米棒。
图5为用1.0mol/L磷酸二氢钠处理不纯金纳米棒逐渐变化时的可见近红外实时吸收光谱，图中a表示最初不纯金纳米棒，e表示最后所获得的高纯度金纳米棒。
图6为金纳米球(含有少量金纳米棒)的透射电镜图。
图7为用0.5mol/L磷酸二氢钠处理金纳米球(含有少量纳米棒)逐渐变化时的可见近红外实时吸收光谱，图中曲线a表示未加磷酸二氢钠前的光谱图，e表示加入磷酸二氢钠后作用30分钟的光谱图。
图8磷酸二氢钠处理金纳米球后的金纳米棒光谱图。
具体实施例方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
本发明是在已制备好的金纳米棒的基础上，提高该纳米棒的纯度。
方法在金纳米棒分散体系中加入磷酸二氢盐，用可见-近红外实施监测，其对应的短波长吸收峰强度越来越小，而长波长吸收峰强度越来越大，即金纳米棒的百分含量越来越大，当长短波长吸收峰的相对强度没有变化时离心分离，获得所需高百分含量的金纳米棒。
实施例1取一通过金纳米种子还原法制备的纯度不高的金纳米棒，金纳米棒长为70nm、宽度为15nm(图1)，其对应的横向等离子体吸收波长在530nm、纵向吸收波长在780nm(图1)，把金纳米棒分散在0.1mol/L十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在溶液中加入磷酸二氢钠使其浓度保持在1.0mol/L，用可见-近红外吸收光谱进行实时监测(图2)，30分钟后获得高纯度的金纳米棒(图3)实施例2取一通过金纳米种子还原法制备的纯度不高的金纳米棒，把金纳米棒分散在0.0lmol/L十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在溶液中加入磷酸二氢钠使其浓度保持在0.1mol/L，用可见-近红外吸收光谱进行实时监测(图4)。
实施例3取一通过金纳米种子还原法制备的纯度不高的金纳米棒，把金纳米棒分散在0.2mol/L十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在溶液中加入磷酸二氢铵使其浓度保持在1.0mol/L，用可见-近红外吸收光谱进行实时监测(图5)。
实施例4取一含有少量金纳米棒的金纳米球(图6)，分散在0.1mol/L十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在溶液中加入磷酸二氢钠使其浓度保持在0.5mol/L，向溶液中连续通入空气，用可见-近红外吸收光谱进行实时监测(图6，图中曲线a表示未加磷酸二氢钠前的光谱图，e表示加入磷酸二氢钠后作用30分钟的光谱图)，30分钟后光谱图稳定(图7)，图7是典型的金纳米棒光谱图，即最后得到的是纯度较高的金纳米棒。
权利要求
1.一种提高金纳米棒的纯度的方法，其特征在于将金纳米棒分散在表面活性剂的水溶液中，加入磷酸二氢盐，通过可见近红外吸收光谱监测，当长波长吸收峰强度相对没有变化时，离心分离得到所高纯度的金纳米棒。
2.根据权利要求1所述的一种提高金纳米棒的纯度的方法，其特征在于所述的磷酸二氢盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵。
3.根据权利要求1所述的一种提高金纳米棒的纯度的方法，其特征在于所述的磷酸二氢盐在表面活性剂水溶液浓度在0.1～1.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种提高金纳米棒的纯度的方法，其特征在于所述的表面活性剂为十六烷基铵类阳离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的一种提高金纳米棒的纯度的方法，其特征在于所述的十六烷基铵类阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苯基溴化铵或十六烷基三乙基溴化铵。
6.根据权利要求1所述的一种提高金纳米棒的纯度的方法，其特征在于所述的表面活性剂的水溶液浓度为0.01～0.2mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种提高金纳米棒的纯度的方法，其特征在于连续向水溶液中通入空气或氧气加快金纳米球的氧化速率。
全文摘要
一种提高金纳米棒的纯度的方法，本发明特别涉及的是通过除去球状金纳米粒子，提高棒状金纳米粒子纯度的方法。将金纳米棒分散在表面活性剂的水溶液中，加入磷酸二氢盐，通过可见近红外吸收光谱监测，当长波长吸收峰强度相对没有变化时，离心分离得到所需高纯度的金纳米棒。由于用传统金纳米棒制备方法所得金纳米棒中，含有大量的球状金纳米粒子，本发明向该体系中加入磷酸二氢盐，除去其中的球状金纳米粒子，而金纳米棒能稳定存在于该体系中，从而提高金纳米棒的纯度。该发明操作简单，重现性好，易于推广。
文档编号C30B33/00GK101092750SQ200710034760
公开日2007年12月26日 申请日期2007年4月17日 优先权日2007年4月17日
发明者黄昊文, 贺超才, 曾云龙, 夏晓东, 于贤勇 申请人:湖南科技大学