[发明专利]一种制备毫米尺度二维单晶金片的方法

说明书

本发明属于微纳材料制备领域，具体的说是一种制备毫米尺度超大尺寸二维单晶金片的方法。在搅拌条件下，向四氯金酸溶液与蛋白质纳米纤维的混合液中加入卤族盐类的固体，溶解并混合均匀静置反应，即得毫米尺度二维单晶金片。本发明实验原料广泛易得，实验重复性好，产率高，对实验设备要求低，绿色环保，操作简单，得到的金片产物具有超大的二维尺寸及原子级平整表面。

技术领域

本发明属于微纳材料制备领域，具体的说是一种制备毫米尺度超大尺寸二维单晶金片的方法。

背景技术

单晶金由于优良的稳定性、良好的生物相容性、低毒性以及独特的光学和电学等性质，在生物医学、纳米电子学、光电子学等诸多领域应用广泛。二维单晶金片以其独特的晶体结构和优异的物理化学性能，在电子、光电、催化、传感、智能可穿戴电子设备等领域显示出极为广泛的科研与应用价值，成为材料研究领域的前沿与热点。

二维单晶金片表面粗糙度低，其平整度可达原子级别，是金属表面改性以及单分子检测的理想基底材料。比如，二维单晶金片具有表面等离子体增强效应，可作为表面拉曼/荧光信号的增强材料。同时，基于二维单晶金片良好的导电性和较高的比表面积，可以通过共聚焦离子束刻蚀等加工手段制备微型电路，应用于电子设备、智能传感等领域。

然而，二维单晶金片制备方法困难，对实验设备要求严格，且制备出的单晶金片尺寸较小，局限于微米级别。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN 101565840B，公开日期2008年4月23日，公开了一种二维贵金属纳米材料及其制备方法，该制备方法为电沉积法，首先在衬底表面蒸镀金膜，并置于电解液中作为阴极材料在1-50μA/cm²的电流下经电沉积制备，所得二维贵金属片的尺寸为0.5～2.5um，厚度为15～25nm。但该现有技术实验设备与实验过程复杂，需要蒸镀、电沉积等一系列步骤，制备条件苛刻，不利于工业化大量生产；且制备出的二维金片尺寸仍为微米级别，转移过程困难。

为改善上述情况，以生物大分子作为还原剂，采用溶液还原法制备二维金片是一种简单便捷的方法。如文献(Phys.Chem.Chem.Phys.2012.14.9636–9641)采用淀粉辅助还原制备二维单晶微米金片，金片尺寸随反应体系中盐酸浓度的增加而增大，在盐酸浓度为4M时，金片尺寸可达140um。然而，该方法需要高浓度盐酸，存在一定危险性。又如文献(Mater.Sci.Eng.,C 2016.376-382)提及一种丝素蛋白纳米纤维辅助还原制备金片的方法，研究人员发现，在酸性条件下(pH＝0.7)，丝素蛋白纳米纤维可以还原得到二维尺寸高达20um的单晶金片。该方法实验原料廉价易得，但所得单晶金片尺寸较小，局限于微米单位。文献(Adv.Mater.2015.27.1945-1950)提及了一种制备二维单晶金片的方法，采用β-乳球蛋白纳米纤维辅助还原二维金片，金片最大尺寸约为200um，该方法操作简单，绿色环保，然而β-乳球蛋白价格昂贵，且制备得到的单晶金片尺寸限制在微米范围。

虽然二维金片材料得到大家的广泛关注，但超大尺寸二维金片的制备仍然存在一些问题，例如制备过程复杂、条件苛刻、金片尺寸局限于微米尺度、成本较高和工业化宏量生产困难等。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种制备毫米尺度超大尺寸二维单晶金片的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种制备毫米尺度二维单晶金片的方法，在搅拌条件下，向四氯金酸溶液与蛋白质纳米纤维的混合液中加入卤族盐类的固体，溶解并混合均匀静置反应，即得毫米尺度二维单晶金片。

进一步的说，在搅拌条件下，在摩尔浓度为1～100mM的四氯金酸溶液与蛋白质纳米纤维的混合液中加入浓度为0.01～4M卤族盐类的固体，在pH在0～7之间，60～95℃溶解并混合均匀静置反应120～300小时，洗涤，即得毫米尺度二维单晶金片；其中，蛋白质纳米纤维与四氯金酸加入量的质量比为0.1～0.6。

更进一步的说：