[发明专利]一种金纳米杯或金纳米瓶及其制备方法

说明书

本发明提供一种金纳米杯和金纳米瓶的制备方法，包括：(1)制备硫化铅纳米粒子溶液；(2)制备硫化铅金杂化纳米结构；(3)选择性的除去硫化铅模板；(4)得到金纳米杯或金纳米瓶。本发明通过上述制备方法可以得到硫化铅金杂化纳米结构、金纳米杯和金纳米瓶。

技术领域

本发明涉及金纳米颗粒的制备技术领域，特别涉及一种基于模板法制备金纳米杯或金纳米瓶的方法。

背景技术

金纳米粒具有较好的化学稳定性，且具有优异的物理化学性质。由于金的高自由电子密度和高导电性，金纳米粒子表现出优异的表面等离激元共振性质。当共振发生时，金纳米粒子具有极高的电场强度增强效应，极大地光学吸收、散射截面，这些性质在光学调控、生物技术、光电技术、太阳能技术、微电子技术等领域表现出巨大的应用前景。

到目前为止，多种形貌的金纳米颗粒已被制备出来，如：金纳米球、金纳米棒、金纳米双锥、金纳米片、金纳米杯。其中，金纳米球和金纳米棒的制备工艺简单、形貌可控性好；且金纳米棒的等离子体共振峰可在较宽的波长范围(550–1550nm)连续可调。在这些金纳米粒子中，金纳米杯是唯一一个可以同时产生电偶极共振和磁偶极共振的纳米粒子。因此，金纳米杯表现出比其它金纳米粒子更优异、更丰富的光学性质。例如，单个金纳米杯可以实现光的弯曲，且可以有效地把光局域到电介质薄层中。这使金纳米杯成为生物传感、光学调控、太阳能技术等领域更好的选择。

由于其巨大的应用前景，大量科学家投入到金纳米杯的可控制备研究中，并且已发展了几种制备金纳米杯的方法。例如，美国科学家Halas提出先将二氧化硅纳米球沉积在基底上，然后采用蒸镀的方法在二氧化硅纳米球上形成半包的金纳米壳层，最后选择性除去二氧化硅纳米球得到金纳米杯(N.J.Halas,et al.J.Phys.Chem.B 2003,107,7327-7333；Nano Lett.2011,11,1838-1844)；比利时科学家Ye提出先将聚苯乙烯球沉积到基底上，然后采用溅射法在聚苯乙烯球上形成半包的金纳米壳层，最后选择性除去聚苯乙烯球得到金纳米杯(J.Ye,et al.ACS Nano,2010,4,1457-1464.)。可以看出，这些方法都是基于物理沉积的方法，制备流程复杂，制备过程中对金的损失较大，且无法实现大量生产。因此，有必要发展一种简单、金的利用率高、且可以大量合成的金纳米杯制备方法。

另一方面，金纳米笼具有空腔和多孔壁，且在可见和近红外波段具有较强的光热效应，因此已被用于药物和DNA分子的可控运输和释放(Y.N.Xia,et al.Nat.Mater.2009,8,935-939.)。然而，金纳米笼壁上孔洞的大小和密度无法控制，因此对药物分子的装载、孔的封堵和释放等方面不具备可控性。与金纳米笼相比，金那瓶只有一个开口，因此开口封堵和开放要比金纳米笼方便的多；且开口的大小决定着其可以装在药物分子的大小，因此对所装载药物分子具有很好的选择性。因此，设计合成具有开口大小可调的金纳米瓶对生物医学中药物的运输和可控释放具有很大的推进作用。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有的制备方法中存在的不足之处，提供一种操作简便快速，金利用率高、可大量生产金纳米杯或金纳米瓶的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了这样一种金纳米杯或金纳米瓶的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备硫化铅模板溶液：在室温条件下，向浓度为0.001～5M的含硫小分子水溶液中依次加入浓度为0.001～0.5M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液、浓度为0.001～5M的醋酸铅水溶液、浓度为0.01～10M的醋酸水溶液、去离子水，将溶液混合均匀后，在60～95℃静置5～14小时后得到硫化铅纳米粒子溶液；