一种正电荷修饰的粒径可控金纳米颗粒的制备方法与流程

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，特别涉及一种正电荷修饰的粒径可控金纳米颗粒的制备方法。

(二)

背景技术：

纳米材料是纳米科技中最为活跃和最接近应用的重要组成部分，由于纳米材料自身独特的尺寸和结构，它具有小尺寸效应、表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等一系列常规材料乃至宏观材料所不具备的物理化学性质，被广泛应用于光化学合成、环境检测、传感、催化、生物标识、表面增强拉曼散射等诸多领域。金纳米材料由于具有制备方法简单、生物相容性好、稳定性强、摩尔吸光系数高和催化性能优异等内在特性，受到人们更多的青睐。

常见的金纳米颗粒制备方法多采用柠檬酸钠法，由于表面的吸附分子通常带负电荷，需通过复杂的表面分子交换反转其表面电荷，这极大得限制了金纳米颗粒的进一步应用。而且这种方法制备的金纳米颗粒粒径分布范围随着粒径的增大而增大，尤其当金纳米颗粒粒径超过一定范围后，会出现大量的不规则金纳米颗粒，粒径分布变宽，失去单分散性，从而使金纳米颗粒的性能变差。

(三)

技术实现要素：

鉴于此，本发明目的在于提供一种工艺简单、可操作性强的一步法制备正电荷修饰的粒径可控的金纳米颗粒的方法，通过选择修饰和还原的时间进行一步还原法得到表面带有正电荷、粒径可控的金纳米颗粒，解决以上的金纳米颗粒操作复杂、单分散性差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种正电荷修饰的粒径可控金纳米颗粒的制备方法，所述方法为：

将金前驱体分散在水中，然后加入修饰剂，室温(20～30℃)下搅拌(150rpm)反应0.1～1h，接着加入还原剂，室温下搅拌(450rpm)反应0.5～10h，得到所述金纳米颗粒(无需从体系中分离，直接以溶液形式保存)；

所述金前驱体、修饰剂、还原剂的质量比为2230～6250：615～1600：1；

所述水的体积用量以金前驱体的质量计为1～2ml/mg；

推荐所述修饰剂以80mg/ml～120mg/ml修饰剂的水溶液的形式投料；

推荐所述还原剂以0.5mg/ml～2.3mg/ml还原剂的水或1,4-二氧六环溶液的形式投料；

所述金前驱体为氯金酸四水合物、氯金酸钾中的一种或两者以任意比例的混合物；

所述修饰剂为巯基乙胺；

所述还原剂为硼氢化钠、苯硅烷、二苯基硅烷或二乙基硅烷。

本发明具有以下优势：

第一，反应可在常压、室温或室温附近进行，无需特殊的仪器设备，制备步骤简单，生产成本低廉；

第二，可制备带正电荷，粒径可控的金纳米颗粒，粒径分布在27～175nm之间。

(四)附图说明

图1是实施例2修饰后金纳米颗粒的表面电位分布图，金纳米颗粒的表面电位大于30，说明修饰后金纳米颗粒带上正电且稳定性较好；

图2是本发明实施例1提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图3是本发明实施例2提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图4是本发明实施例3提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图5是本发明实施例4提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图6是本发明实施例5提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图7是本发明实施例6提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图8是本发明实施例7提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图9是本发明实施例8提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图10是本发明实施例9提供的金纳米颗粒的透射电镜图像；

图11是本发明实施例8金纳米颗粒的edx能谱图像。

(五)具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步解释和说明本发明的目的、优点和技术方案的实施细节，目的是为了公众更好的理解所述的技术内容，实施例中列举的具体物质和用量以及其它细节条件不构成对本发明的限制。本领域的技术人员根据本发明可以设计出许多其它的修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也属于本发明的申请所要求保护的技术方案之内。

产物测试表征方法：用透射电子显微镜(荷兰feitecnaig2f30)进行表征，得到tem图以及edx电子能谱。

实施例1

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸四水合物搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为0.1h。之后加入新配制的10μl0.50mg/ml的硼氢化钠水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为0.5h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为27nm。

实施例2：

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸四水合物搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为0.1h。之后加入新配制的10μl0.50mg/ml的硼氢化钠水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为1h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为43nm。

实施例3：

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸四水合物搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为1h。之后加入新配制的10μl0.50mg/ml的硼氢化钠水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为2h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为65nm。

实施例4：

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸四水合物搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为1h。之后加入新配制的10μl0.50mg/ml的硼氢化钠水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为10h，得到正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为74nm。

实施例5：

量取50ml水加入烧瓶中，称取50mg氯金酸四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸四水合物搅拌均匀后，快速加入100μl120mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为1h。之后加入新配制的10μl0.80mg/ml的硼氢化钠水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为1h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为120nm。

实施例6：

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸钾迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸钾搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为1h。之后加入新配制的10μl0.50mg/ml的硼氢化钠水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为1h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为60nm。

实施例7：

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸四水合物搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为1h。之后加入10μl1.30mg/ml苯硅烷的1,4二氧六环溶液(苯硅烷分散到1,4-二氧六环溶液后取出)，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为3h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为67nm。

实施例8：

量取50ml水加入烧瓶中，称取40mg氯金酸四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸四水合物搅拌均匀后，快速加入100μl100mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为0.1h。之后加入新配制的10μl0.70mg/ml的硼氢化钠水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为1h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为60nm。

实施例9：

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸钾四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸钾搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为1h。之后加入10μl2.30mg/ml二苯基硅烷的1,4-二氧六环溶液(二苯基硅烷分散在1,4-二氧六环溶液后取出)，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为3h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为175nm。

实施例10：

量取50ml水加入烧瓶中，称取29mg氯金酸钾四水合物迅速加入到烧瓶中，观察到氯金酸钾搅拌均匀后，快速加入100μl80mg/ml的巯基乙胺水溶液，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为150rpm，反应时间为1h。之后加入10μl1.0mg/ml二乙基硅烷的1,4-二氧六环溶液(二乙基硅烷分散在1,4-二氧六环溶液后取出)，在室温下通过磁力搅拌器搅拌，转速设定为450rpm，反应时间为2h，得到带正电荷修饰的金纳米颗粒溶液，此条件获得的带正电荷修饰的金纳米颗粒尺寸为62nm。