一种制备金纳米颗粒的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备金纳米颗粒的方法。该方法利用置换反应原理，在室温下将注射器钢针浸泡于氯金酸溶液中，1h后即可制备得金纳米颗粒。不同的钢针与氯金酸反应速率不同，有些钢针与氯金酸接触5min后即生成金纳米颗粒。该方法为快速制备金纳米颗粒提供了一种可能且具有较好的潜在应用能力。该方法制备得到的金纳米颗粒尺寸在20nm～50nm之间，呈球状和棱柱状，对拉曼信号具有较好的增强作用。该方法在表面增强拉曼散射应用上具有较好的应用潜力。
【专利说明】一种制备金纳米颗粒的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在室温下便捷制备金纳米颗粒的方法，属于纳米材料制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]纳米尺度的贵金属材料(如金、银等)，因其突出的催化性质、电性质、磁性质和光学性质，已经成为纳米科技领域中最富有活力的研宄热点之一。随着纳米金属材料的应用愈加广泛，对于纳米金属材料的制备技术提出了更高要求。其中能在常温下快速制备纳米颗粒的方法也是研宄方向之一。在生物学应用方面，金纳米颗粒以其较好的生物兼容性而备受关注。对于金纳米颗粒的合成，存在诸多方法。
[0003]制备金纳米颗粒常用的方法是利用氧化还原反应原理，将氯金酸(HAuCl4)中的AuC14_还原成Au。通常用到的还原剂包括柠檬酸钠、壳聚糖等。利用柠檬酸钠还原氯金酸，需要在沸腾和剧烈搅拌的条件下实现。壳聚糖的还原性较弱，需要在较高温度下实现还原。在微流控芯片应用中，有研宄者提出使用硅橡胶(PDMS)中残留的固化剂作为还原剂，将氯金酸与PDMS共同培养24小时或48小时，金纳米颗粒便会生长在PDMS表面或嵌入PDMS中形成复合结构。
[0004]以上方法均存在一定的局限性，制备过程较为繁琐。除了利用氧化还原反应原理制备金纳米颗粒之外，也可以利用置换反应制备金纳米颗粒。置换反应利用金属元素间活动性顺序的差异，可以快速反应制备得到较不活泼的金属单质。金元素排在金属活动性顺序的末端，意味着其最不活泼。因此可以通过置换反应来制备得金纳米颗粒。现有的利用置换反应制备金属颗粒，其主要研宄方向在于利用置换反应制备得到中空的金属纳米颗粒结构，或者形成纳米笼结构。亦有文献报道利用铝箔与氟化银反应制备得到簇状的银颗粒。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种制备金纳米颗粒的方法，该方法制备得到的金纳米颗粒呈球状和棱柱状，其拉曼散射效应强、制作方法简单，克服了目前金纳米颗粒制备过程较为繁琐的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种制备金纳米颗粒的方法，利用置换反应原理，将钢针与氯金酸溶液接触，即可反应得到金纳米颗粒。
[0007]包括以下步骤:
[0008]步骤一、将钢针浸泡在氯金酸溶液中；
[0009]步骤二、反应一定时间后取出钢针，对反应后的溶液进行离心，离心后得到的沉淀
[0010]物即为金纳米颗粒。
[0011]优选的:所述反应温度在-10-40度，所述步骤二中反应的时间为I个小时。
[0012]具体包括以下步骤:
[0013]步骤I)、在室温下，往离心管中滴加氯金酸溶液；
[0014]步骤2)、将注射器钢针浸泡于酒精中用超声波清洗，清洗完毕后，将钢针烘干，然后将烘干后的注射器钢针浸入离心管中的氯金酸溶液内；
[0015]步骤3)、反应一段时间后取出钢针，并对反应后的溶液进行离心；
[0016]步骤4)、离心后得到的沉淀物即为金纳米颗粒；将其重新分散于去离子水中。
[0017]优选的:所述步骤I)中滴加的氯金酸溶液的浓度为0.4 % -0.6 %，体积为250-350 μ L0
[0018]优选的:所述步骤2)中注射器钢针浸泡于酒精中用超声波清洗15-25min，后在50-70 °C烘箱中烘干。
[0019]优选的:所述步骤3)中对反应后的溶液以8000r/min-10000r/min的速度进行离心 5_15min0
[0020]优选的:所述步骤4)中去离子水的体积为250-350 μ L。
[0021]优选的:所述步骤三中的反应时间为I个小时。
[0022]本发明提供的一种制备金纳米颗粒的方法，相比现有技术，具有以下有益效果:
[0023]1、本发明利用钢针与氯金酸发生置换反应，可以在常温下快速制备得到金纳米颗粒。与传统方法相比，最大的优点在于简单快速。不需要特殊温度要求，也不需要特定的试剂，只需将钢针浸泡在氯金酸溶液中，且反应时间较短。
[0024]2、本发明制备得到的金纳米颗粒呈球状和棱柱状，对拉曼散射具有较好的增强作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是钢针浸泡于氯金酸溶液中Ih后反应情况示意图；
[0026]图2是离心得到沉淀物重新分散于300 μ L去离子水示意图；
[0027]图3是金纳米颗粒溶液消光谱；
[0028]图4是金纳米颗粒透射电子显微镜(TEM)表征图；
[0029]图5是金纳米颗粒对拉曼分子R6G的拉曼信号增强图；
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0031]实施例1
[0032]一种制备金纳米颗粒的方法:利用置换反应原理，将钢针与氯金酸溶液接触，即可反应得到金纳米颗粒。
[0033]包括以下步骤:
[0034]步骤一、将钢针浸泡在氯金酸溶液中；
[0035]步骤二、反应一定时间后取出钢针，对反应后的溶液进行离心，离心后得到的沉淀物即为金纳米颗粒。
[0036]所述反应温度在-10-40度，所述步骤二中反应的时间为I个小时。
[0037]具体包括以下步骤:
[0038]步骤I)、在室温下，往离心管中滴加250 μ L浓度为0.6%氯金酸溶液；
[0039]步骤2)、将注射器钢针浸泡于酒精中用超声波清洗15min，清洗完毕后，将钢针放在50°C烘箱中烘干，然后将烘干后的注射器钢针浸入离心管中的氯金酸溶液内；
[0040]步骤3)、反应45分钟后取出钢针，并对反应后的溶液以8000r/min的速度进行离心 15min ；
[0041]步骤4)、离心后得到的沉淀物即为金纳米颗粒；将其重新分散于250 μ L去离子水中。
[0042]实施例2
[0043]具体包括以下步骤:
[0044]步骤I)、在室温下，往离心管中滴加300 μ L浓度为0.4%氯金酸溶液；
[0045]步骤2)、将注射器钢针浸泡于酒精中用超声波清洗25min，清洗完毕后，将钢针放在70°C烘箱中烘干，然后将烘干后的注射器钢针浸入离心管中的氯金酸溶液内；
[0046]步骤3)、反应I小时后取出钢针，并对反应后的溶液以10000r/min的速度进行离心 5min ；
[0047]步骤4)、离心后得到的沉淀物即为金纳米颗粒；将其重新分散于300 μ L去离子水中。
[0048]为了更好说明本发明，现举出本发明的一个实例。
[0049]选取注射器的钢针头，将其浸入300 μ L 0.5%氯金酸溶液当中。Ih后取出钢针，将溶液进行离心分离，废弃上清液。取底部沉淀物重新分散于300 μ L去离子水中。最后对得到的金纳米颗粒进行多种方式表征，包括消光谱、透射电子显微镜(TEM)以及拉曼光谱等。
[0050]一种制备金纳米颗粒的方法:将钢针浸入氯金酸溶液中，反应I小时即可得到金纳米颗粒。本发明的金纳米颗粒具有棱柱形结构，大小不等，大部分在20nm?50nm之间。
[0051]具体制备方法包括以下步骤:
[0052]步骤I).在1.5mL离心管中滴加300 μ L 0.5%氯金酸溶液；
[0053]步骤2).将酒精超声波清洗20分钟后的注射器钢针浸入氯金酸溶液；
[0054]步骤3).1小时后取出钢针，并对反应后的溶液进行离心。转速为9000r/min，离心10分钟；
[0055]步骤4).废弃黄色上清液(未反应的氯金酸溶液)，沉淀物即为金纳米颗粒。将其重新分散于300 μ L去离子水中，以便后续对其表征(消光谱、TEM、SERS增强效果等表征手段)O
[0056]以上实施例中所采取的实验参数可调，并不局限于此。
[0057]具体处理如下:
[0058]I)清洗钢针。将钢针浸泡于酒精中超声波清洗20min，后在60°C烘箱中烘干。
[0059]2)浸泡钢针。如图1所示，将清洗好的钢针浸入300 yL 0.5%氯金酸溶液中，在室温下反应Ih。
[0060]3)离心得纳米颗粒。取出钢针，以9000r/min的速度对溶液进行离心1min,丢弃黄色上清液，将沉淀重新溶于300 yL去离子水中。如图2所示，溶液呈紫红色。
[0061]4)纳米颗粒表征。将制备得到的纳米颗粒溶液用紫外可见吸收光谱仪进行表征。由图3消光谱可知，其在553nm处有明显的金纳米颗粒特征峰。
[0062]5)金纳米颗粒形貌表征。用透射电子显微镜对制备得到的金纳米颗粒形貌进行表征，如图4所示，制备得到的纳米颗粒尺寸在20nm?50nm左右，且具有球状和多棱柱形貌特征。
[0063]6)纳米颗粒应用。取5 μ L金纳米颗粒溶液与5 μ L R6G溶液混合，在水相状态下测试拉曼信号。测5个点，取其平均值。
[0064]7)如图5所示，该实施例中制备出的纳米粒子对R6G拉曼信号的增强作用。可以看出有金纳米颗粒存在时，R6G拉曼信号显著增强。该纳米颗粒在表面增强拉曼散射方面具有较大应用潜力。
[0065]由上述可知，本发明利用钢针中的较活泼元素与氯金酸发生置换反应，可以在常温下快速制备得到金纳米颗粒，该金纳米颗粒呈球状和棱柱状，对拉曼散射具有较好的增强作用。本发明制备得到的金纳米颗粒呈球状和棱柱状，与已有文献报道有所差异，同样可应用于表面增强拉曼散射，且效果较好。与传统方法相比，最大的优点在于简单快速。不需要特殊温度要求，也不需要特定的试剂，只需将钢针浸泡在氯金酸溶液中，且反应时间较短。
[0066]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。
【权利要求】
1.一种制备金纳米颗粒的方法，其特征在于:利用置换反应原理，将注射器钢针与氯金酸溶液接触，即可反应得到金纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、将注射器钢针浸泡在氯金酸溶液中； 步骤二、反应一定时间后取出钢针，对反应后的溶液进行离心，离心后得到的沉淀物即为金纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于:所述反应温度在-10-40度，所述步骤二中反应的时间为I个小时。
4.根据权利要求3所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于: 步骤I)、在室温下，往离心管中滴加氯金酸溶液； 步骤2)、将注射器钢针浸泡于酒精中用超声波清洗，清洗完毕后，将钢针烘干，然后将烘干后的注射器钢针浸入离心管中的氯金酸溶液内； 步骤3)、反应一段时间后取出钢针，并对反应后的溶液进行离心； 步骤4)、离心后得到的沉淀物即为金纳米颗粒；将其重新分散于去离子水中。
5.根据权利要求4所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于:所述步骤I)中滴加的氯金酸溶液的浓度为0.4% -0.6%，体积为250-350 μ L ;。
6.根据权利要求5所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于:所述步骤2)中注射器钢针浸泡于酒精中用超声波清洗15-25min，后在50_70°C烘箱中烘干。
7.根据权利要求6所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于:所述步骤3)中对反应后的溶液以8000r/min-10000r/min的速度进行离心5_15min。
8.根据权利要求7所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于:所述步骤4)中去离子水的体积为250-350 μ Lo
9.根据权利要求8所述的制备金纳米颗粒的方法，其特征在于:所述步骤三中的反应时间为I个小时。
【文档编号】B22F9/24GK104511597SQ201510037346
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2015年1月23日 优先权日:2015年1月23日
【发明者】王著元, 范可泉, 崔一平 申请人:东南大学