蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法与流程

本发明属于材料制备领域，具体涉及蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法。

背景技术：

1、近年来，由于金纳米颗粒独特的光、电学性质，且具有表面易被修饰的特性，在基因表达、疾病治疗等方面具有广阔应用前景。而纳米二氧化硅具有比表面积大、分散性能好等特点，并凭借其优越的稳定性、较强机械性能及生物惰性等特性，在金纳米颗粒表面包裹二氧化硅制备的硅基纳米复合材料逐渐成为载药等领域研究的热点。而与常规核壳结构的二氧化硅包金纳米颗粒相比，蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒具有更大的比表面积和结构功能性。但是目前现有的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方案具有步骤较为繁琐，金纳米颗粒形貌不规则，成本较高等问题。

2、目前现有技术中通过在氨基端聚苯乙烯(ps)纳米球表面原位生长金纳米颗粒，接着使用改进的stöber方法将金纳米粒子修饰的ps纳米球表面包覆一层二氧化硅，将得到的纳米粒子在450℃下煅烧2h，得到蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒。该技术中的聚苯乙烯微球价格昂贵，而且合成的蛋黄壳颗粒中金纳米颗粒形貌不规则。目前还有现有技术中通过硝酸银溶液加入到1,5-戊二醇中，然后在混合溶液中中加入乙烯基吡咯烷酮和氯金酸溶液，得到胶体金颗粒，然后在2-丙醇中加入氢氧化铵到金胶体溶液中，加入去离子水和正硅酸四乙酯，并强力搅拌，确保二氧化硅完全聚合，离心分离产物，分散在2-丙醇中进行下一个反应。在2-丙醇中加入核壳结构二氧化硅包金纳米颗粒溶液，加入水中，室温搅拌，在胶体溶液中加入氰化钾水溶液，搅拌；将所得混合物离心分离后，用2-丙醇洗涤数次，得到蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒；该方法存在的问题是步骤繁琐，而且合成的蛋黄壳颗粒中金纳米颗粒形貌不规则。

3、因此开发新的方法合成步骤简单、成本低廉、形貌粒径可控的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒具有深刻的现实意义和广阔的应用前景。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种成本低、简单快捷、形貌统一且尺寸可调的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法。

2、技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

3、（1）金纳米颗粒的合成：向烧瓶中加入柠檬酸三钠溶液、单宁酸溶液以及碳酸钠溶液并搅拌，升温后加入氯金酸溶液，并保持一定温度继续搅拌得到金纳米颗粒溶液；

4、（2）蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒合成：将金纳米颗粒溶液、无水乙醇、氨水和十六烷基三甲基溴化铵加入烧瓶中，搅拌后加入间苯二酚继续搅拌,反应后先滴加甲醛，反应完成后再滴加正硅酸四乙酯，反应6h，将反应产物用去离子水离心洗涤多次，烘箱中干燥过夜，用马弗炉升温煅烧，然后将产物用去离子水离心洗涤多次，烘箱干燥得到蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒。

5、其中，步骤（1）中所述的柠檬酸三钠溶液、单宁酸溶液、碳酸钠溶液和氯金酸溶液的体积比为300ml:0.2ml:2ml:2ml。

6、其中，步骤（1）中搅拌的转速为500rpm。

7、其中，步骤（1）中升温的温度为70℃，保持的温度为70℃，保持的时间为10分钟。

8、其中，步骤（2）中十六烷基三甲基溴化铵和金纳米颗粒溶液、无水乙醇和氨水的质量体积比为0.2~0.4g：16-20ml：6-10ml：0.1-0.2ml。

9、其中，步骤（2）中间苯二酚、甲醛和正硅酸四乙酯的质量体积比0.2g：0.3-0.4ml：0.6-0.7ml。

10、其中，步骤（2）中的反应温度为30-40℃。

11、其中，步骤（2）中离心的转速为10000rpm。

12、其中，步骤（2）中升温速率1-5℃/min，煅烧温度为400℃-550℃，煅烧时间为4-7h。

13、本发明的机理：本发明通过最先加入的间苯二酚发生水解，可以增加羟基邻对位活性位点的电子密度，增大氢的反应活性。随后加入的甲醛攻击酚芳环中羟基邻位和对位的活泼氢，氨水分子在提供碱性环境的同时能够催化液滴内部的间苯二酚/甲醛的聚合，从而形成包裹金颗粒的酚醛(rf)树脂微球。接着加入的正硅酸四乙酯水解凝胶化包覆在酚醛树脂表面形成二氧化硅微球。最后通过高温煅烧去除酚醛树脂得到蛋黄壳结构的二氧化硅包金纳米颗粒。

14、有益效果：与现有技术相比，本发明具备以下优点：本发明的一锅溶胶-凝胶法成本低、制备简单快捷，且金颗粒形貌统一，二氧化硅壳层厚度均匀，蛋黄壳内空间大。

技术特征：

1.一种蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的柠檬酸三钠溶液、单宁酸溶液、碳酸钠溶液和氯金酸溶液的体积比为300ml:0.2ml:2ml:2ml。

3.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中搅拌的转速为500rpm。

4.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（1）中升温的温度为70℃，保持的温度为70℃，保持的时间为10分钟。

5.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中十六烷基三甲基溴化铵和金纳米颗粒溶液、无水乙醇和氨水的质量体积比为0.2~0.4g：16-20ml：6-10ml：0.1-0.2ml。

6.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中间苯二酚、甲醛和正硅酸四乙酯的质量体积比0.2g：0.3-0.4ml：0.6-0.7ml。

7.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的反应温度为30~40℃。

8.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中离心的转速为10000rpm。

9.根据权利要求1所述的蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中升温速率1-5℃/min，煅烧温度为400℃-550℃，煅烧时间为4-7h。

技术总结
本发明公开了蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒的制备方法，向烧瓶中加入柠檬酸三钠溶液、单宁酸溶液以及碳酸钠溶液并搅拌，升温后加入氯金酸溶液，并保持一定温度继续搅拌得到金纳米颗粒溶液；将金纳米颗粒溶液、无水乙醇、氨水和十六烷基三甲基溴化铵加入烧瓶中，搅拌后加入间苯二酚继续搅拌,反应后先滴加甲醛，然后滴加正硅酸四乙酯，反应后将反应产物用去离子水离心洗涤多次，烘箱中干燥过夜，升温煅烧，然后将产物用去离子水离心洗涤多次，烘箱干燥得到蛋黄壳结构二氧化硅包金纳米颗粒。该一锅溶胶‑凝胶法成本低、制备简单快捷，且金颗粒形貌统一，二氧化硅壳层厚度均匀，蛋黄壳内空间大。

技术研发人员：蒋旭,鲍阳,陈新瑶
受保护的技术使用者：江苏先丰纳米材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8