[发明专利]三维“相框与相片”结构纳米金材料、其合成方法及应用有效
申请号: | 201510206305.2 | 申请日: | 2015-04-27 |
公开(公告)号: | CN106141172B | 公开(公告)日: | 2017-12-19 |
发明(设计)人: | 黄又举;陈涛;张磊 | 申请(专利权)人: | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 |
主分类号: | B22F1/02 | 分类号: | B22F1/02;B22F9/24;B82Y40/00;B82Y30/00 |
代理公司: | 南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256 | 代理人: | 王锋 |
地址: | 315201 浙江*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 三维 相片 结构 纳米 材料 合成 方法 应用 | ||
技术领域
本发明涉及一种新型纳米材料的制备方法,特别涉及一种利用非连续性再生长模式合成具有三维“相框与相片”结构纳米金材料的方法及其用途,例如在传感检测领域的应用。
背景技术
金纳米粒子独特的光学、催化等性能与其形貌、尺寸紧密相关。如何精确调控金纳米粒子的大小、形貌,是调节金纳米粒子光学、催化等性能的关键,这也是目前金纳米材料的研究热点与难点。
现有的基于金纳米粒子的核壳型纳米材料,例如金核银壳纳米材料的合成过程中,大多是将表面活性剂非共价键吸附在晶核表面,当被还原的金属原子堆积晶核表面时,物理吸附的表面活性剂被竞争替换,然后吸附在最外围纳米粒子表面,这种连续生长模式一般制得连续的壳层结构,而较难获得形貌可控的、非连续的壳层结构。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种三维“相框与相片”结构纳米金材料及其合成方法,从而克服现有技术中的不足。
本发明的另一目的在于提供所述三维“相框与相片”结构纳米金材料的用途。
为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:
一种三维“相框与相片”结构纳米金材料,其包括金纳米颗粒以及分布在所述金纳米颗粒周围的非连续性金壳层。
进一步的,所述纳米金材料的粒径为20nm~200nm。
进一步的,所述金纳米颗粒的粒径为3nm~100nm,所述非连续性金壳层的厚度为5-150nm。
进一步的,所述金纳米颗粒的形状至少可选自但不限于棒状、球状、立方体状。
进一步的,所述非连续性金壳层呈三维框形结构,并笼罩所述金纳米颗粒。
所述三维“相框与相片”结构纳米金材料的合成方法包括:
提供核壳结构的金银纳米颗粒,包括金纳米颗粒和包裹所述金纳米颗粒的银纳米壳层;
在所述金银纳米颗粒表面修饰选定分子;
将表面修饰有选定分子的所述金银纳米颗粒置入选择性溶剂中,使所述选定分子塌缩或伸展,从而在所述金银纳米颗粒表面形成非连续的纳米区域,且在所述纳米区域内的银纳米壳层暴露,使得当进行非连续性纳米金置换纳米银壳层时,外层的纳米金选择性形成相框结构,而非连续性的壳;
将所述金银纳米颗粒至少与氯金酸反应,形成所述三维“相框与相片”结构纳米金材料。
进一步的,所述合成方法包括:通过化学键合方式使选定分子被修饰到所述金银纳米颗粒表面。
在一较为优选的方案之中,所述选定分子选自疏水性高分子或小分子,例如,所述疏水性高分子至少可选自但不限于聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯,所述小分子包括6-巯基-1-己醇(MCH)。
在一较为优选的方案之中,所述选择性溶剂选自水或极性有机溶剂,例如二甲基甲酰胺(DMF)。
前述任一种三维“相框与相片”结构纳米金材料于制备检测试剂盒、催化材料或传感器中的应用。
本发明通过在核壳结构金银纳米粒子(或称,金银纳米颗粒)的表面化学绑定疏水性高分子或小分子,形成一种不同于传统贵金属纳米粒子生长方式的非连续性晶核表面生长模式,进而合成出一种新型三维“相框与相片”结构的纳米金材料。其原理主要在于,通过在不同形貌的核壳结构的金银纳米粒子表面以化学键绑定高分子或小分子,在选择性溶剂中使外层的高分子或小分子链塌缩到金银纳米粒子表面,形成一个非连续性还原生长表面,使其它金原子可以在这些非连续的晶核表面生长,进而形成了不同形貌(例如棒型、球型和立方体型等)的三维“相框与相片”结构纳米金颗粒。
与现有技术相比,本发明有益效果至少在于:
(1)提供了一个新型的非连续性生长模式,可以有效合成三维“相框与相片”结构纳米材料,例如三维“相框与相片”结构纳米金材料;
(2)本发明提供的工艺简单,易于操控,非常便于调控纳米材料的组分,形貌等;
(3)本发明制备的三维“相框与相片”结构纳米材料具有独特的光学性能(等离子共振峰可以到达近红外区域),在催化、传感检测等方面将有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明一典型实施方案之中在金纳米棒表面化学绑定高分子,以非连续性生长模式合成三维“相框与相片”结构的纳米金颗粒的原理图;
图2是本发明一实施例中以金纳米棒为晶核合成的“相框与相片”结构纳米金颗粒的扫描电镜图片;
图3是本发明又一实施例中以金纳米立方体为晶核合成的“相框与相片”结构纳米金颗粒的扫描电镜图片。
具体实施方式
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