一种用化学法制备羽毛状金微米材料的方法与流程

本发明涉及微纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种用化学法制备羽毛状金微米材料的方法。

背景技术：
金微纳米材料确具有特殊的物理化学性能，如具有高电子密度、介电特性等。同时，作为表面增强拉曼光谱基底的重要组成材料，在对痕量物质进行检测方面表现出超高的灵敏度。由氯金酸通过化学法可以方便地制备各种不同形貌的微纳米金粒子，其形貌对于拉曼光谱增强效果有显著的影响。金微纳米粒子的特殊形状和光学性质，使其在食品安全检测，催化，光电子装置和生物医学方面的应用越来越广泛，有很大的应用价值。现有的技术提供了多种枝状金纳米粒子的合成方法。例如，杨文胜等以小的纳米金作为晶种，得到枝长1-8nm间的枝状金纳米粒子。江鹏等利用聚乙烯吡咯烷酮稳定剂和包裹剂，制备出100-500nm的黑色树枝状金纳米。韩新义等以高分子聚二烯丙基二甲胺水溶液为反应介质，以抗坏血酸为还原剂将氯金酸还原得到枝状金纳米单晶。吴馨洲等以三聚氰胺作为包覆剂,通过抗坏血酸还原氯金酸水溶液得到分枝长度大约150nm的枝状金纳米粒子。马艳芸等通过牺牲磁性纳米粒子模板的方法合成出枝长30-100nm枝状金纳米结构。郑利强等应用烷基三甲基溴化铵等阳离子表面活性剂获得枝状金纳米结构。张树恒等通过控制1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁盐和油胺摩尔比得到枝状纳米颗粒。王爱军等用电沉积法制备树枝状纳米金。裴梅山等以四丁基溴化铵作为包覆剂,合成了多分枝状的金纳米粒子。Tamer等合成Fe3-xO4@Au核壳多枝状磁性纳米。Luo等使用三羟甲基氨基甲烷作为还原剂制备多枝状金纳米。Pratap等利用苯胺和DNA生产枝状金纳米。尽管已经有了以上的合成枝状金纳米材料的方法，然而，目前国内外合成枝状金纳米粒子的方法得到的枝状金纳米材料尺寸多为纳米级，且主要是通过添加化学还原剂还原氯化金，这些化学试剂很容易对环境产生毒害作用，且整体工艺比较复杂，分离困难。

技术实现要素：
本发明为了克服上述缺陷，目的在于提供一种以铁为还原剂，以十二烷基硫酸钠为模板，以氯金酸为原料，采用化学法制备羽毛状金微米材料的方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的用化学法制备羽毛状金微米材料的方法是以铁作为还原材料，十二烷基硫酸钠作为模板，以氯金酸为原料，通过控制十二烷基硫酸钠胶束的浓度调控金微米的形貌，得到羽毛状金微米材料。所述的十二烷基硫酸钠胶束的浓度为0.2-5g/L。本发明的用化学法制备羽毛状金微米材料的方法的具体步骤如下：(1)将铁板放入含十二烷基硫酸钠和氯金酸混合物的水溶液中，加热，控制十二烷基硫酸钠胶束浓度调控金微米材料的形貌；溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.1-1g/L、十二烷基硫酸钠0.2-5g/L；在铁板表面，氯金酸铁板还原制备出羽毛状的金微米粒子；(2)加热上述反应溶液在20-30℃进行还原反应3-8h；(3)反应结束后将金微米材料从铁板上刮下来，然后用水洗涤2-5次得到产品，得出产品为羽毛状金微米材料。步骤(1)中，加热的温度为20-30℃，优选为25℃。步骤(1)中，优选控制溶液中氯金酸的浓度为0.1g/L。步骤(1)中，优选控制溶液中十二烷基硫酸钠的浓度为5g/L。步骤(2)中，加热上述反应溶液优选在25℃进行还原反应8h。本发明的方法制备的金微米材料形状为长度超过15微米的羽毛。十二烷基硫酸钠又名SDS、氯金酸化学式为HAuCl4。其原理是：利用铁的还原能力，SDS胶束对金微纳米粒子的保护吸附作用，调控金微米粒子形貌；将铁板放入含一定浓度的氯金酸(HAuCl4)和SDS水溶液中，在25℃下，控制SDS和HAuCl4的浓度，将氯金酸还原成特定形貌的金微米材料。反应产物从铁板上刮下后，用水洗涤，得到金微米粒子。该方法直接一步化学合成羽毛状的金微米粒子。本发明的积极效果如下：(1)本发明的方法可以方便地得到较大的羽毛状的金微米粒子，且具有较强的拉曼光谱增强效果。(2)本发明的方法制备金微米粒子具有操作简便、产品分离容易的特点，降低了成本。(3)本发明中所使用的模板是十二烷基硫酸钠，在反应完成后可以经简单水洗除去，因此终产物所含杂质少、纯度高。附图说明图1为实施例1制备的不定形的金纳米粒子SEM图片。图2为实施例2制备的有少量羽毛状金微米粒子的SEM图片。图3为实施例3制备的有大量长度超过15微米金羽毛的SEM图片。图4为羽毛状金微米基底对福美铁的表面增强拉曼光谱。具体实施方式下面结合附图1、2、3、4具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。实施例1制备不定形金纳米粒子将铁板放入含一定量十二烷基硫酸钠和氯金酸混合物的水溶液中，加热至25℃，溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸1g/L、十二烷基硫酸钠0g/L；加热上述溶液至25℃并进行还原反应3h。反应结束后将金纳米粒子从铁板上刮下来，用水洗涤2次得到无定形的金纳米粒子。实施例2制备少量羽毛状金微米粒子将铁板放入含一定量十二烷基硫酸钠和氯金酸混合物的水溶液中，加热至25℃，溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.3g/L、十二烷基硫酸钠2g/L；加热上述溶液至25℃进行并还原反应5h。反应结束后将金微纳米粒子从铁板上刮下来，用水洗涤3次得到少量羽毛状金微米粒子。实施例3制备大量羽毛状金微米粒子将铁板放入含一定量十二烷基硫酸钠和氯金酸混合物的水溶液中，加热至25℃，溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.1g/L、十二烷基硫酸钠5g/L；加热上述溶液至25℃并进行还原反应8h。反应结束后将金微米粒子从铁板上刮下来，用水洗涤5次得到大量羽毛状金纳米粒子。金羽毛的长度超过15微米。将本发明实施例3制备的羽毛状金微米粒子进行拉曼光谱检测，图4为羽毛状金微米基底对福美铁的表面增强拉曼光谱。由图4可以看出本发明制备的羽毛状金微米粒子具有较强的拉曼光谱增强效果。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。