[发明专利]宏观大面积二维Janus纳米金膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种宏观大面积二维Janus纳米金膜及其制备方法与应用。所述制备方法包括：通过液‑液界面组装法，使纳米金颗粒在水油界面进行自组装，形成宏观大面积的纳米金二维膜；使组成所述纳米金二维膜的至少部分纳米金颗粒的局部区域与生长液接触，并使来源于生长液的金原子在所述纳米金颗粒的局部区域沉积，实现所述纳米金二维膜的二次生长，从而获得表面结构不对称且形貌可调的、自支撑的宏观大面积二维Janus纳米金膜。本发明还公开了一种宏观大面积二维Janus纳米金膜及其应用。本发明的宏观大面积二维Janus纳米金膜的制备方法简单，形貌可控，所获二维Janus纳米金膜可被广泛应用于光学器件、电子器件、生物检测或传感等领域。

技术领域

本发明涉及一种纳米粒子/高分子复合材料，特别涉及一种两面形貌可调控的自支撑宏观大面积二维Janus纳米金膜及其方法，以及其各向异性光学性能的研究应用，属于纳米粒子/高分子复合材料技术领域。

背景技术

纳米金二维膜由于具有区别于单分散颗粒和块体材料的独特的物理化学性质，广泛地应用在催化、传感、光电子器件和表面增强拉曼散射等领域(Chem.Mater.2018,30,1989-1997)。与现有的纳米金颗粒组装而成的二维膜在结构和功能方面相比，关于溶液相中制备单分散的两面结构不对称(Janus)纳米金颗粒的报道相对较少。虽然有报道在固态基底上制备的大面积Janus纳米金结构比如金针菇状和伞状等形貌，但是鲜少有对自支撑的上下表面结构不对称的纳米金二维膜进行研究。

液液界面自组装成膜的方法简单，普适性强，可大面积成膜，易转移至多种基底。广泛应用于催化传感、集成器件等领域。在液相中合成的各向同性单分散纳米金颗粒通过液液界面组装形成的二维阵列同样具有相同的上下表面结构以及功能；或者液相中合成的Janus纳米金颗粒通过液液界面成膜也无法得到两面完全不同的结构和功能。陈宏宇课题组通过将金种子洒在硅片基底上然后浸入生长液中制备了大面积的金针菇状Janus金纳米结构(ACS Nano2013,7,2733-40)，黄又举课题组以硅柱子为基底制备了伞状的Janus金纳米结构(ACS Appl Mater Interfaces.2015,7,17582-17586)。但是以上方法制备的大面积Janus纳米金都是在固态基底上，难以转移至其他基底上，限制了二维膜的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自支撑的两面形貌可调控的宏观大面积二维Janus纳米金膜的制备方法，从而克服现有技术的不足。

本发明的另一目的在于提供一种自支撑的两面形貌可调控的宏观大面积二维Janus纳米金膜。

本发明的又一目的在于提供所述自支撑的两面形貌可调控的宏观大面积二维Janus纳米金膜的用途。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的一些实施方案之中提供了一种宏观大面积二维Janus纳米金膜的制备方法，其包括：

通过液-液界面组装法，使纳米金颗粒在水油界面进行自组装，形成宏观大面积的纳米金二维膜；

使组成所述纳米金二维膜的至少部分纳米金颗粒的局部区域与生长液接触，并使来源于生长液的金原子在所述纳米金颗粒的局部区域沉积，实现所述纳米金二维膜的二次生长，从而获得表面结构不对称且形貌可调的、自支撑的宏观大面积二维Janus纳米金膜。

在一较为优选的实施方案之中，所述纳米金颗粒包括纳米金球和/或纳米金棒。

在一较为优选的实施方案之中，所述生长液包含含金化合物以及与金原子沉积进而二次生长有竞争作用的配体分子，所述配体分子能够通过化学键与所述金纳米颗粒表面连接。

本发明的一些实施方案之中还提供了由前述的方法制备的宏观大面积二维Janus纳米金膜。

本发明的一些实施方案之中还提供了一种纳米薄膜，其包括前述的宏观大面积二维Janus纳米金膜。