[发明专利]一种制备金纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种制备金纳米颗粒的方法。

背景技术

近年来，贵金属纳米颗粒(如金、银纳米颗粒)由于其良好的光学、催化、生物兼容性等优秀性质，受到研究者的广泛关注，金、银纳米微粒的尺寸、形状和结构控制以及相应的性质研究成为材料科学以及相关领域的前沿热点。其中金纳米颗粒是研究较早的一种纳米材料，在生物学研究中一般将其称为胶体金。它的粒子尺寸一般在1-100 nm 之间，由于表面等离子体共振的性质，随粒径的变化呈现不同的颜色，有利于肉眼观察，具有较强的显色能力，已被广泛应用于感光、催化、生物标识、医学免疫、表面增强拉曼散射等诸多领域。

金纳米颗粒的制备方法主要可以分为物理法和化学法，其中，常用的是化学方法，化学法是以金的化合物（通常是氯金酸）为原料，利用还原性还原生成金纳米粒子，通过控制温度、还原剂的量等反应条件，来制备不同尺寸的颗粒，化学法主要包括：水相氧化还原法、晶种法、相转移法等。其中，最经典的Frens方法[Mucic R C, Storhoff J J, Mirkin C A,  Letsinger R L 1998, J. Am. Chem. Soc. 120 12674–12675.]是用柠檬酸钠还原的金纳米颗粒制备方法，可以得到10-100 nm 尺寸范围的纳米金颗粒，是应用最广的一种制备方法，得到的柠檬酸钠保护的纳米金颗粒，呈单分散分布，颗粒的表面带负电荷，该方法也可以用于制备银纳米颗粒。 

近年来各种制备金属纳米颗粒的方法不断发展，人们要求制备金纳米颗粒的方法对制备的颗粒的形貌、尺寸、表面所修饰的基团等都可以进行可控操作[Yang T, Li Z, Wang L, Guo CL, Sun YJ, Synthesis, Characterization, and Self-Assembly of Protein Lysozyme Monolayer-Stabilized Gold Nanoparticles[J]. Langmuir, 2007, 23 (21): 10533–10538.]。然而，大多数的方法得到各种形貌和尺寸的纳米或微米的结构、形貌有很大的差异，甚至纳米金颗粒的形貌和尺寸大都不均匀，而且常常伴随着分离困难等问题[Bri?as R P, Hu M H, Qian L P, Lymar E S, Hainfeld J F, Gold Nanoparticle Size Controlled by Polymeric Au(I) Thiolate Precursor Size [J]. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (3): 975–982. Huanga K W, Yua C J, Tseng W L. Sensitivity enhancement in the colorimetric detection of lead (II) ion using gallic acid–capped gold nanoparticles: Improving size distribution and minimizing interparticle repulsion [J]. Biosensors and Bioelectronics, 2010, 25 (5): 984–989. Nadagouda M N, Hoag G, Collins J, Varma R S, Green Synthesis of Au Nanostructures at Room Temperature Using Biodegradable Plant Surfactants [J].Cryst. Growth Des. 2009, 9 (11): 4979–4983.]。这种合成的金纳米颗粒其光学性质通常不太明显，通常只能被用来做催化剂等。因此，合成具有规则形貌，尺寸均一的金纳米颗粒的方法具有一定难度，而使合成后的金纳米颗粒性质稳定，表面富含特定基团更是需要选择合适的还原剂和反应条件。[Leontowich A F G, Calver C F, Dasog M, R W J Scott, Surface Properties of Water-Soluble Glycine-Cysteamine-Protected Gold Clusters [J].Langmuir 2010, 26 (2)：1285–1290.  Serizawa T, Hirai Y, Aizawa M, Novel Synthetic Route to Peptide-Capped Gold Nanoparticles [J]. Langmuir 2009, 25(20): 12229–12234. Lin G H, Lu W S, Cui W J, Jiang L, A Simple Synthesis Method for Gold Nano- and Microplate Fabrication Using a Tree-Type Multiple-Amine Head Surfactant[J]. Cryst. Growth Des.2010,10 (3): 1118–1123.]而在生物检测、生物医学等领域应用的金纳米颗粒需要具有良好的光学性质，要求颗粒形貌规则，尺寸均一，表面易修饰，制备方法简单，反应条件温和，能够大量制备，所以，对于制备金纳米颗粒的方法仍然是近年的研究的热点课题。