一種多孔金納米晶的低溫水相制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于貴金屬多孔納米結構合成方法的技術領域，涉及一種低溫簡單綠色環保可持續發展地水相制備高質量的多孔金納米晶的方法。
【背景技術】
[0002]長久以來，多孔納米結構一直都是科學研究領域的一個熱門課題，由于其具有較大的比表面積，相對較小的密度和好的滲透性，在催化，傳感器，藥物輸送以及能源轉化和存儲方面引起廣泛關注。之前諸多報道通過以模板或脫合金的形式來制備多孔貴金屬納米材料。由于模板和脫合金的后期處理增加了合成過程的復雜性并且充滿了引入雜質的風險，對其之后的應用效果也會帶來一定的影響。
[0003]金是典型的貴金屬材料，在催化，表面拉曼增強(SERS)，熱電材料，光電器件，熒光增強，抗菌性等方面都有著潛在的應用，并且金納米材料具有優良的生物相容性，在免疫標記、細胞染色、DNA檢測、藥物和基因載體、生物傳感器等方面擁有美好的前景。因此，人們一直在尋求一種更加有效的綠色環保的水相制備方法實現對金納米材料的制備。眾所周知的兩種典型的梓檬酸鈉還原氯金酸合成金納米粒子的方法(Turkevich和Frens方法)，不僅能合成出高質量的粒徑為8-150納米的金納米粒子，而且合成方法也比較簡單，但整個合成過程都是需要進行加溫處理，在高于室溫的情況下才能將氯金酸還原為金納米粒子。而其他的在室溫下即可將氯金酸還原為金納米粒子的方法也有很多，例如用硼氫化鈉還原氯金酸可以得到約為4納米的金納米粒子，但是合成過程中采用了破壞環境的強還原劑硼氫化鈉，在當今保護環境的主題下是不可取的，而且合成出的金納米粒子的溶膠是不穩定的，不利于實際應用，更不能充分發揮其生物相容性。另一方面為了保持金溶膠的穩定性，大家在合成金納米材料時常常加入一些表面活性劑或穩定劑，例如CTAB，，硫醇或磷化氫，和一些有機表面活性劑，雖然可以有效地提高了其穩定性，卻仍然破壞了其生物相容性。那么在室溫甚至低溫下，綠色水相合成出具有生物相容性和穩定性的金納米材料充滿了挑戰。迄今為止，關于低溫簡單綠色環保法水相制備多孔結構的金納米晶的報道幾乎沒有。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是，克服【背景技術】存在的問題，提供一種低溫綠色簡單水相制備多孔金的方法，該制備方法可以實現在低溫(0°C)環境下制備出多孔結構的金納米晶，并且金納米晶的形貌可控。另一方面綠色簡單水相制備方法克服【背景技術】中模板法的缺點及一些惡性還原劑對環境不友好的短處，設計出一種簡單的易于操作的可控制備多孔金納米晶的方法。
[0005]具體的技術方案如下:
[0006]—種多孔金納米晶的低溫水相制備方法，有以下步驟:
[0007]將檸檬酸鈉溶液與碳酸鈉溶液和去離子水倒入燒杯中并置于(TC冰水混合水浴環境中攪拌I小時;滴入氯金酸，繼續攪拌4小時，整個過程都是在(TC冰水混合水浴環境中進行的；隨后將以上混合溶液靜置于O 0C冰水混合水浴環境中沉化2小時-72小時，室溫下離心、洗樣得到金納米晶；其中檸檬酸鈉與碳酸鈉的摩爾比為37:0-60，檸檬酸鈉與氯金酸的摩爾比為37:34。
[0008]本發明的一種多孔金納米晶的低溫水相制備方法中，所述的檸檬酸鈉溶液濃度優選為0.74mol/L;所述的碳酸鈉溶液濃度優選為1.2mol/L ;所述的氯金酸濃度優選為0.68mol/L;所述的去離子水的用量優選使整個體系中檸檬酸鈉的濃度為40-50mmol/L。
[0009]本發明的一種多孔金的低溫水相制備方法中，在(TC冰水混合水浴的合成環境不變的情況下，可以通過改變沉化時間實現對金納米形貌的有效控制，實現由金納米粒子到多孔金納米片最后到片狀無孔金納米晶多種形貌的轉變，還可以通過調節加入的碳酸鈉的量得到不同形貌的金納米晶。
[0010]綜上所述，本發明一種多孔金的低溫水相制備方法有以下有益效果:
[0011]1、可以制備出高質量的多孔金納米結構。這種多孔金納米晶由于具有多孔結構，其比表面積大、活性高、滲透性好，可以大大增加其各種理化性質。
[0012]2、金納米晶形貌可調。
[0013]3、此制備方法綠色環保、簡單高效。有利于其在光學、電學、催化、表面拉曼增強、抗菌/抑菌等方面的應用，更有利于與生物相關的一些實際應用；同時大大降低了制備成本，為工業大規模生產制備提供了更大的可能。
【附圖說明】
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[0014]圖1是實施例1制備的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0015]圖2是實施例1制備的多孔金納米晶的透射電鏡照片。
[0016]圖3是實施例2沉化時間為2小時制備的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0017]圖4是實施例2沉化時間為8小時制備的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0018]圖5是實施例2沉化時間為18小時制備的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0019]圖6是實施例2沉化時間為26小時制備的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0020]圖7是實施例2沉化時間為36小時制備的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0021]圖8是實施例2沉化時間為72小時制備的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0022]圖9是實施例2不同沉化時間所制備的金納米晶的X射線電子衍射譜。
[0023]圖10是實施例3當碳酸鈉溶液使用量為0.33ml時得到的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0024]圖11是實施例3當碳酸鈉溶液使用量為0.25ml時得到的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0025]圖12是實施例3當碳酸鈉溶液使用量為0.16ml時得到的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0026]圖13是實施例3當碳酸鈉溶液使用量為0.08ml時得到的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0027]圖14是實施例3當碳酸鈉溶液使用量為Oml時得到的多孔金納米晶的掃描電鏡照片。
[0028]圖15是實施例3在使用不同體積的碳酸鈉溶液時得到的金納米晶的X射線電子衍射譜。
【具體實施方式】
[0029]實施例1:
[0030]首先，將0.33ml 0.74mol/L的檸檬酸鈉與0.165ml I.2mol/L的碳酸鈉的混合溶液和5ml去離子水倒入燒杯中，置于O0C冰水混合水浴環境中磁力攪拌Ih;
[0031 ] 然后，滴入0.33ml 0.68mol/L的氯金酸，繼續攪拌4h，起初的前兩小時溶液一直呈現金黃色并無任何變化，兩小時后，溶液開始由金黃色逐漸變黑，隨著時間的延長，溶液顏色逐漸加深，整個過程都是在o°c冰水混合水浴環境中進行的；
[0032]最后，靜置于(TC冰水混合水浴環境中沉化30小時，室溫下離心、洗樣得到多孔金納米晶。如圖1和圖2所示，分別為多孔金納米晶的場發射掃描電子顯微鏡照片及透射電子顯微鏡照片。
[0033]實施例2:
[0034]首先，將0.33ml 0.74mol/L的檸檬酸鈉與0.165ml I.2mol/L的碳酸鈉的混合緩沖溶液和5ml去離子水倒入燒杯中，置于O0C冰水混合水浴環境中磁力攪拌Ih;
[0035]然后，滴入0.33ml 0.68mol/L的氯金酸，繼續攪拌4h，起初的前兩小時溶液一直呈現金黃色并無任何變化，兩小時后，溶液開始由金黃色逐漸變黑，隨著時間的延長，溶液顏色逐漸加深，整個過程都是在o°c冰水混合水浴環境中進行的；
[0036]最后，靜置于(TC冰水混合水浴環境中沉化72小時，充分利用有效的動力學控制實現對金納米形貌的有效控制，使得金納米晶實現由金納米粒子到多孔金納米晶最后到片狀無孔金納米晶多種形貌的轉變。如圖3-8所示，分別為不同時刻對產物取樣后測得的不同形貌的金納米晶的場發射掃描電子顯微鏡照片。圖9為不同沉化時間所得到的不同形貌的金納米晶的X射線電子衍射譜。
[0037]實施例3:
[0038]首先，在5個燒杯中各加入0.33ml0.74mol/L的檸檬酸鈉，再分別加入0.33ml1.211101/1的碳酸鈉溶液、0.251111 1.2mol/L的碳酸鈉溶液、0.16ml 1.2mol/L的碳酸鈉溶液、0.08ml 1.2mol/L的碳酸鈉溶液、Oml 1.2mol/L的碳酸鈉溶液(即不加碳酸鈉溶液)，再分別各加入5ml去離子水，置于(TC冰水混合水浴環境中磁力攪拌Ih;
[0039]然后，向5個燒杯中分別各滴入0.33ml0.68mol/L的氯金酸，繼續磁力攪拌4小時；
[0040]最后，靜置于(TC冰水混合水浴環境中沉化4小時，室溫下離心、洗樣得到不同形貌的金納米晶。當碳酸鈉溶液的使用量為0.33ml時，會形成尺寸較小的金納米粒子；當碳酸鈉溶液的使用量為Oml且其它條件不變時，會形成片狀金納米晶。如圖10-14所示，分別為當沉化時間為4h，碳酸鈉溶液的使用量分別為0.33ml、0.25ml,0.16ml、0.08ml和Oml時所對應的不同形貌金納米晶的場發射掃描電子顯微鏡照片。圖15為對應的不同形貌的金納米晶的X射線電子衍射譜。
[0041]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種多孔金納米晶的低溫水相制備方法，其特征是，將檸檬酸鈉溶液與碳酸鈉溶液和去離子水倒入燒杯中并置于冰水混合水浴環境中攪拌I小時;滴入氯金酸，繼續攪拌4小時；隨后將以上混合溶液靜置于冰水混合水浴環境中沉化2-72小時，室溫下離心、洗樣得到金納米晶；其中檸檬酸鈉與碳酸鈉的摩爾比為37:0-60，檸檬酸鈉與氯金酸的摩爾比為37:.34。2.根據權利要求1所述的一種多孔金納米晶的低溫水相制備方法，其特征在于，所述的檸檬酸鈉溶液濃度為0.74mol/L;所述的碳酸鈉溶液濃度為1.2mol/L ；所述的氯金酸濃度為.0.68mol/L;所述的去離子水的用量使整個體系中檸檬酸鈉的濃度為40-50mmol/L。
【專利摘要】本發明的一種多孔金納米晶的低溫水相制備方法屬于貴金屬多孔納米結構合成方法的技術領域，將檸檬酸鈉溶液與碳酸鈉溶液和去離子水倒入燒杯中并置于0℃冰水混合水浴環境中攪拌1小時；滴入氯金酸，繼續攪拌4小時；隨后在0℃冰水混合水浴環境中沉化2小時-72小時，室溫下離心、洗樣得到金納米晶。本發明制備的多孔金納米晶具有多孔結構，比表面積大、活性高、滲透性好，可以大大增加其各種理化性質，且形貌可調。本發明的方法綠色環保、簡單高效。
【IPC分類】B22F9/24, B22F1/00
【公開號】CN105562715
【申請號】CN201610139284
【發明人】隋永明, 徐滿, 劉欣美, 鄒勃
【申請人】吉林大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月11日