一种金微米片的简易合成方法与流程

本发明属于二维金属材料制备，具体涉及一种基于液相还原工艺制备金微米片的简单有效的方法，尤其是一种利用可溶性淀粉和氨基酸协同氯金酸合成金微米片的方法。

背景技术：

1、黄金被公认为一种多功能且极具吸引力的材料，在各个领域均具有广阔的应用潜力。特别是，金结构材料由于其自身的结构特性而受到越来越多的关注。在不同类型的金结构材料中，二维金结构材料尤其具有优势，因为其具有更大的比表面积、更大的开平层以及更多的堆垛层错，这些独特的结构特性使其成为获得更高表面活性和促进扩展处理(如表面改性和功能化)的理想选择。因此，金微米片已成为多领域应用的首选，包括纳米器件、生物医学、分子识别、热疗、催化和基底材料等。

2、至今，许多合成化学家、材料科学家、工程师和技术人员已投入到金微米片的可控制备研究中，并开发出了许多制备金微米片的方法。此外，还有一些专利也报道了金微纳米片的相关制备方法。譬如：

3、cn115446300a公开了一种基于绿色高效原则的金微板制备方法，采用纤维素醚作为生物模板，在制备过程中减少了对环境的污染。通过该方法可以得到边长在5～3000nm之间的金微板。相比传统方法，本发明的方法具有更高的制备效率和更好的可控性，同时具备了较低的设备要求和易操作性。

4、cn 104625086 a公开了一种金纳米三角片的制备方法以及基于该方法制备金纳米圆盘及金纳米六角片的方法，以柠檬酸钠水溶液、氯金酸水溶液和硼氢化钠水溶液制备纳米金种子溶液；再用该制备得到的种子溶液以及十六烷基三甲基溴化铵水溶液、氯金酸水溶液、碘化钾或碘化钠水溶液、氢氧化钠水溶液和抗坏血酸水溶液制备金纳米三角片溶液；弃去上清液后即得金纳米三角片。此条件下获得的金纳米三角片，边长为170±10nm，厚度为7.7±0.6nm，长径比约为22。

5、cn115246007a公开了一种微米级金纳米片的制备方法，利用乙二胺四乙酸螯合剂通过水热合成法合成微米级单晶纳米金薄膜，并论证其在催化和表面增强拉曼散射(sers)领域的应用。该金纳米薄片的尺寸可调控，比如在不同的温度条件下，纳米金薄片的厚度可以从50-320nm之间变化，薄片的边长尺寸在3-12μm之间变化，可调谐范围比较宽。从而保证其理化特性更加出众和应用范围更广。

6、cn102407345a公开了一种绿色、简便的制备有孔金微米片的方法，利用聚乙二醇(peg)作为还原剂和保护剂，在水溶液中化学还原氯金酸，通过调整peg分子量和浓度，改变氯金酸浓度，合成出含单孔或多孔的1-5μm金微米片。

7、时至今日，随着科技不断发展，金微米片的应用领域不断拓展。然而，金微米片的可控制备仍然是一个极具挑战的问题，这极大地限制了其在各领域的推广应用。目前，人们已经发展出了许多制备金微米片的方法，但是这些方法往往存在着尺寸不均匀、厚度无法控制、产率较低等问题，限制了其在实际应用中的发挥。因此，合成尺寸均匀、厚度可控、产率高的金微米片的研究和开发仍然具有非常重大的意义。该类型金微米片不仅可以满足不同领域的应用需求，同时也可以提高其应用的效率和可靠性，最终推动金微米片在更广泛领域的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种简单高效、重复性高、片化率高、尺寸可控金微米片的制备方法。本发明涉及的金微米片合成方法所制备的金微米片由少量近球形颗粒和大量六边形，少部分三角形片状组成。其中近球形金粉的颗粒大小为100～600nm，微米片多为六边形，片径多为500nm～5μm。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种金微米片的简易合成方法，包括以下步骤：

4、(1)将氯金酸haucl4·4h2o溶解在去离子水中，超声分散均匀形成透明黄色溶液；

5、(2)向去离子水中加入可溶性淀粉，溶解形成透明澄清的胶束溶液；

6、(3)向胶束溶液中加入氯金酸溶液，搅拌混合均匀，形成反应前驱体溶液；

7、(4)用氨基酸溶液还原前驱体溶液，反应完全后水洗，离心分离，即得到金微米片。

8、进一步地，所述可溶性淀粉是经过轻度酸或碱处理的淀粉，该淀粉溶液温热时有良好的流动性，冷凝时能形成凝胶。

9、进一步地，所述步骤(1)中制得的氯金酸溶液是在容量瓶超声分散均匀。

10、进一步地，所述步骤(2)中称取可溶性淀粉，配制胶束溶液中可溶性淀粉的质量浓度为0.01％～3.00％。

11、进一步地，所述步骤(2)中在烧杯中加入去离子水，后将可溶性淀粉缓慢均匀加入，并置于5～100℃恒温水浴锅中，搅拌速度为1～40r/s，搅拌时间为10～120min，直至形成透明澄清的胶束溶液。

12、进一步地，所述步骤(3)中将氯金酸加入上述胶束溶液，置于5～100℃恒温水浴锅中，搅拌混合的搅拌速度为1～40r/s，搅拌时间为10～120min，直至形成黄色的澄清的胶束溶液。

13、进一步地，所述步骤(4)中配制的氨基酸加入上述胶束溶液，搅拌混合的搅拌速度为1～40r/s，搅拌时间为10～120min，温度为5～100℃，直至反应结束；

14、进一步地，所述步骤(4)中用去离子水反复洗涤除去多余分散剂和还原剂，洗涤方法是将反应后胶束溶液置于离心杯中加入一定量的超纯水，放入恒温水浴锅中，温度保持5～100℃，并且是在慢速搅拌的条件下保持这一温度的，混合的搅拌速度为1～40r/s，搅拌时间为10～20min。

15、进一步地，所述步骤(4)中氨基酸溶液在5～100℃恒温水浴锅中还原前驱体溶液时，使用保鲜膜将烧杯封死，形成封闭空间，静置保温在5～100℃恒温水浴锅中1～48h。

16、进一步地，所述步骤(4)中所制金微米片分散在乙醇中，送入烘箱干燥最终制得成品。

17、本发明的有益效果包括：

18、本发明首次使用可溶性淀粉作为稳定剂和形状控制剂，氨基酸作为绿色还原剂的有效合成方法，用于制备具有高产率的金微米片。

19、本发明提供了一种高效的含有部分近球形颗粒的微米级金片的方法。按照此方法制备的金微米片由少量近球形颗粒和大量六边形/三角形片状组成。其中近球形金粉的颗粒大小为100～600nm，片状多为六边形，片径多为500nm～5μm。

20、本发明提出的制备方法还具有以下优点。首先，该方法非常简便易行，不需要高端设备或复杂的工艺流程，因此易于扩大生产。其次，本方法采用的所有试剂和反应介质均为绿色环保型，环境污染几乎可以忽略。最后，该方法可操作性强，实验的可靠性和重复效果良好。因此，本发明的制备方法是一种具有重要应用价值的制备金微米片的方法。

技术特征：

1.一种金微米片的简易合成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可溶性淀粉是经过轻度酸或碱处理的淀粉，其淀粉溶液温热时具有流动性，冷凝时能形成凝胶。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶束溶液中可溶性淀粉的质量浓度为0.01～3.00％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯金酸溶液浓度为0.01～0.03mol/l。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基酸溶液浓度为0.01～0.03mol/l。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液中氯金酸和氨基酸的摩尔比为1:12～1:2。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌混合的搅拌速度为1～40r/s，搅拌时间为1～120min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定温度为5～100℃，保温时间为1～48h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所制备的金微米片采用热去离子水进行多次搅拌，离心洗涤，然后分散在乙醇溶液中，最后干燥后即可制得成品。

技术总结
本发明公开了一种金微米片的简易合成方法，包括：1)向去离子水中加入可溶性淀粉，剧烈搅拌均匀后形成胶束溶液；2)向胶束溶液中加入氯金酸溶液，搅拌混合均匀，形成反应前驱体溶液；3)向前驱体溶液中加入氨基酸溶液，然后在特定温度下静置反应，反应结束后经分离、洗涤、干燥，即得到金微米片。该方法以含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物一类的氨基酸和淀粉为反应试剂，是一种能够实现大规模生产高产率金微米片的方法，所得的金微米片可用作药物输送、生物传感和成像以及电子浆料等。

技术研发人员：杨宏伟,何林林
受保护的技术使用者：昆明贵金属研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15