[发明专利]一种在金纳米棒两端包覆二氧化硅的方法

说明书

本发明公开了一种在金纳米棒两端包覆二氧化硅的方法，包括以下步骤：(1)利用种子生长法制备金纳米棒分散液；(2)将得到的金纳米棒分散液离心，去除上清液，清洗后得金纳米棒，将金纳米棒分散在CTAB溶液中，得金纳米棒CTAB分散液；(3)调整金纳米棒CTAB分散液pH为8.5后，在搅拌状态下一次性加入TEOS的乙醇溶液，搅拌2d，离心，分离物经水、乙醇清洗后，分散在乙醇中，得两端包覆二氧化硅的金纳米棒。本发明合成方法简单，重复性强，得到的哑铃状二氧化硅外壳作为硬模板，不易受环境因素影响。

技术领域

本发明涉及金属纳米材料的合成领域，尤其是涉及一种在金纳米棒两端包覆二氧化硅的方法。

背景技术

近些年贵金属纳米颗粒逐渐成为研究人员探究的重点课题，其中金纳米棒因其具有非常丰富的化学以及物理性质，引起了传感器、催化、生物医学等多个领域的兴趣。然而，相较于单一成分的纳米结构金纳米棒来说，双金属结构不仅能够改变其形态形貌，还能通过第二金属独有的特性优化其物理化学性质，比如在金纳米棒表面包覆银可以增强其共振性能，包覆铂或钯可以有更好的催化能力等，因此也引起了广泛关注和研究。更值得关注的是，第二金属在金纳米棒上各向异性生长为其新的物理化学特性提供了更多的可能性，可以提供更丰富的活性位点，进一步提高催化活性和稳定性。第二金属生长的方法主要有软模板法和硬模板法，分子有选择性的吸附在纳米颗粒的不同面上即是典型的软模板法，如CTAB容易吸附在纳米棒侧面，而两端浓度相对较低，使第二金属优先在两端沉淀。尽管软模板法有很多应用，但是，软模板法很容易受到热力学和动力学因素的影响，如溶液中吸附分子和自由分子之间的平衡、面依赖的金属沉积速率和分子结合强度等，而变得不易控制。因此我们提出了用固体材料SiO₂作为硬模板，在金纳米棒两端包覆二氧化硅外壳呈哑铃状，而未包覆二氧化硅外壳的金纳米棒侧面可以进一步进行金属再生长，得到各向异性的双金属材料，不易受外部环境的影响，具有很好的稳定性。

申请公布号CN202011631694.0，申请公布日2020年12月30日的中国专利公开了一种在金纳米棒表面生长介孔二氧化硅材料的制备方法，获得了包覆核壳结构二氧化硅外壳的金纳米棒结构，主要制备方法如下：使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与油酸钠(NaOL)作为双表面活性剂，采用种子生长法合成金纳米棒；将金纳米棒离心并重新分散在CTAB溶液中，在加入一定量的NaOH溶液后，以30分钟的时间间隔分6次加入TEOS溶液，持续搅拌两天，得到最终的介孔二氧化硅材料。该方法操作过程复杂，实验时间长，合成的结构仅能提高金属再生长的稳定性。而本专利提供的方法仅一步操作，实验简单省时，可操作性强，在增强结构稳定性的基础上，还能实现各向异性生长。

发明内容

本发明的发明目的是为了提供一种合成方法简单，重复性强的在金纳米棒两端包覆二氧化硅的方法，解决了软模板法易受热力和动力因素影响的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种在金纳米棒两端包覆二氧化硅的方法，包括以下步骤：

(1)利用种子生长法制备金纳米棒分散液。

(2)将得到的金纳米棒分散液离心，去除上清液，清洗后得金纳米棒，将金纳米棒分散在CTAB溶液中，得金纳米棒CTAB分散液。

(3)调整金纳米棒CTAB分散液pH为8.5后，在搅拌状态下一次性加入TEOS的乙醇溶液，搅拌2d，离心，分离物经水、乙醇清洗后，分散在乙醇中，得两端包覆二氧化硅的金纳米棒。

作为优选，步骤(1)中，利用种子生长法制备金纳米棒分散液的具体步骤为：将HAuCL₄溶液和CTAB溶液混合后，加入NaBH₄溶液，搅拌得种子溶液；将CTAB溶液与NaOL溶于水中后，加入AgNO₃溶液，恒温静置后加入HAuCl₄溶液，搅拌得生长溶液；将生长溶液pH调整至1.1～1.3后，依次加入抗坏血酸溶液及种子溶液，水浴加热，静置，得金纳米棒分散液。