專利名稱：一種提高金納米棒的純度的方法
技術領域：
本發明涉及一種高純度金納米棒的制備方法，具體的講涉及一種除去所制備的納米棒中球狀金納米粒子，提高金納米棒的純度，制備高純度金納米棒的方法。
背景技術：
納米尺度指的是小于十億分之一米。材料在這一尺度上表現出與傳統材料完全不同的屬性。尤其是溫度、電氣性能和磁性能等完全與傳統材料不同，這就構成了新技術的基礎。金納米棒為直徑約10-20nm、長度為40-200nm的固體金圓柱體。把材料塑成棒狀是很重要的一點，因為棒形決定了電子激發的光的能量大小。
金納米棒有兩個等離子體波，即分別對應于納米棒的橫向寬度和縱向長度。納米棒的消光光譜顯示沿橫向寬度方向激發所引起的橫向等離子體波長(TPW)隨橫向寬度的變化不明顯，而納米棒縱向長度方向激發引起的縱向等離子體波長(LPW)，卻非常敏感地隨著納米棒縱橫比的變化而變化，即不同縱橫比的納米棒對應不同的縱向等離子體波長。縱向等離子體波在可見和近紅外波長范圍發生諧振，對于生物成像，此頻率是理想的，因為在此范圍，水和生物分子的吸收很低，激光激發金納米棒技術將超靈敏醫學成像技術帶入一個空前的靈敏水平。實驗表明該技術將微小金棒注射入血管，透過皮膚用激光來照亮它們，在活體小鼠血管中拍攝的金納米棒發出紅色光。利用此方法生成的圖像比傳統熒光染料法明亮得多。
目前已發展了多種制備金納米棒的方法，包括電化學方法、光化學合成法和金納米種子還原制備法。但在上述幾種方法中，都會有一定比例的金納米球存在，難以獲得高純度的金納米棒，影響金納米棒的應用，有必要發展一種新的方法制備高純度的金納米棒。
發明內容
本發明的目的是提供一種可有效地去除金納米棒中球狀金納米粒子，制備簡單，操作方便，提高金納米棒的純度方法。
本發明的目的是通過下述方式實現的將金納米棒分散在表面活性劑的水溶液中，加入磷酸二氫鹽，通過可見近紅外吸收光譜監測，當長波長吸收峰強度相對沒有變化時，離心分離得到所需高純度的金納米棒。
所述的磷酸二氫鹽包括磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或磷酸二氫銨。
所述的磷酸二氫鹽在表面活性劑水溶液濃度在0.1～1.0mol/L為佳。
所述的表面活性劑為十六烷基銨類陽離子表面活性劑。
所述的十六烷基銨類陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基苯基溴化銨或十六烷基三乙基溴化銨。
所述的表面活性劑的水溶液濃度在0.01～0.2mol/L范圍之間為佳。
金納米棒分散體系中溶解的氧氣可加速球狀納米金的反應，通過連續向溶液中通入空氣或氧氣可使體系中溶解的氧氣越多，球狀金納米粒子的氧化速率越快，而金納米棒仍能穩定的存在于分散體系中。
納米棒的消光光譜在可見-近紅外區，有兩個最大吸收峰，短波長吸收強度對應納米棒中的橫向等離子體以及球狀納米粒子的吸收，納米棒中含有的納米球越少，即吸收強度越小；長波長吸收峰對應納米棒中的縱向等離子體波吸收。
現有的已制備的金納米棒純度不高，包含有棒狀和球狀兩種金納米粒子。本發明金納米棒的純度通過除去球狀金納米粒子的方式而提高的。
本發明提供了一種制備高純度的金納米棒的方法，用于去除用傳統金納米棒制備方法所得金納米棒中含有大量的球狀金納米粒子。本發明向該體系中加入磷酸二氫鹽，因球狀納米粒子在表面活性劑和磷酸二氫鹽體系中不穩定，被氧化成金離子，除去了其中的球狀金納米粒子，而金納米棒仍能穩定存在于該體系中，從而提高金納米棒的純度。本發明具有操作簡單，重現性好，易于推廣的特點。通過本發明中的方法能獲得高純度的金納米棒。尤其重要的是，本發明中的方法能選擇性氧化不同形狀的金納米離子，為生物成像和生物傳感提供理想的金納米棒。
圖1為不純金納米棒(含有金納米球)的透射電鏡圖。
圖2為用1.0mol/L磷酸二氫鈉處理不純金納米棒逐漸變化時的可見近紅外實時吸收光譜，圖中a表示最初不純金納米棒，f表示最后所獲得的高純度金納米棒。
圖3為處理后的高純度金納米棒透射電鏡圖。
圖4為用0.1mol/L磷酸二氫鈉處理不純金納米棒逐漸變化時的可見近紅外實時吸收光譜，圖中a表示最初不純金納米棒，f表示最后所獲得的高純度金納米棒。
圖5為用1.0mol/L磷酸二氫鈉處理不純金納米棒逐漸變化時的可見近紅外實時吸收光譜，圖中a表示最初不純金納米棒，e表示最后所獲得的高純度金納米棒。
圖6為金納米球(含有少量金納米棒)的透射電鏡圖。
圖7為用0.5mol/L磷酸二氫鈉處理金納米球(含有少量納米棒)逐漸變化時的可見近紅外實時吸收光譜，圖中曲線a表示未加磷酸二氫鈉前的光譜圖，e表示加入磷酸二氫鈉后作用30分鐘的光譜圖。
圖8磷酸二氫鈉處理金納米球后的金納米棒光譜圖。
具體實施例方式
以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。
本發明是在已制備好的金納米棒的基礎上，提高該納米棒的純度。
方法在金納米棒分散體系中加入磷酸二氫鹽，用可見-近紅外實施監測，其對應的短波長吸收峰強度越來越小，而長波長吸收峰強度越來越大，即金納米棒的百分含量越來越大，當長短波長吸收峰的相對強度沒有變化時離心分離，獲得所需高百分含量的金納米棒。
實施例1取一通過金納米種子還原法制備的純度不高的金納米棒，金納米棒長為70nm、寬度為15nm(圖1)，其對應的橫向等離子體吸收波長在530nm、縱向吸收波長在780nm(圖1)，把金納米棒分散在0.1mol/L十六烷基三甲基溴化銨溶液中，在溶液中加入磷酸二氫鈉使其濃度保持在1.0mol/L，用可見-近紅外吸收光譜進行實時監測(圖2)，30分鐘后獲得高純度的金納米棒(圖3)實施例2取一通過金納米種子還原法制備的純度不高的金納米棒，把金納米棒分散在0.0lmol/L十六烷基三甲基溴化銨溶液中，在溶液中加入磷酸二氫鈉使其濃度保持在0.1mol/L，用可見-近紅外吸收光譜進行實時監測(圖4)。
實施例3取一通過金納米種子還原法制備的純度不高的金納米棒，把金納米棒分散在0.2mol/L十六烷基三甲基溴化銨溶液中，在溶液中加入磷酸二氫銨使其濃度保持在1.0mol/L，用可見-近紅外吸收光譜進行實時監測(圖5)。
實施例4取一含有少量金納米棒的金納米球(圖6)，分散在0.1mol/L十六烷基三甲基溴化銨溶液中，在溶液中加入磷酸二氫鈉使其濃度保持在0.5mol/L，向溶液中連續通入空氣，用可見-近紅外吸收光譜進行實時監測(圖6，圖中曲線a表示未加磷酸二氫鈉前的光譜圖，e表示加入磷酸二氫鈉后作用30分鐘的光譜圖)，30分鐘后光譜圖穩定(圖7)，圖7是典型的金納米棒光譜圖，即最后得到的是純度較高的金納米棒。
權利要求
1.一種提高金納米棒的純度的方法，其特征在于將金納米棒分散在表面活性劑的水溶液中，加入磷酸二氫鹽，通過可見近紅外吸收光譜監測，當長波長吸收峰強度相對沒有變化時，離心分離得到所高純度的金納米棒。
2.根據權利要求1所述的一種提高金納米棒的純度的方法，其特征在于所述的磷酸二氫鹽包括磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或磷酸二氫銨。
3.根據權利要求1所述的一種提高金納米棒的純度的方法，其特征在于所述的磷酸二氫鹽在表面活性劑水溶液濃度在0.1～1.0mol/L。
4.根據權利要求1所述的一種提高金納米棒的純度的方法，其特征在于所述的表面活性劑為十六烷基銨類陽離子表面活性劑。
5.根據權利要求4所述的一種提高金納米棒的純度的方法，其特征在于所述的十六烷基銨類陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基苯基溴化銨或十六烷基三乙基溴化銨。
6.根據權利要求1所述的一種提高金納米棒的純度的方法，其特征在于所述的表面活性劑的水溶液濃度為0.01～0.2mol/L。
7.根據權利要求1所述的一種提高金納米棒的純度的方法，其特征在于連續向水溶液中通入空氣或氧氣加快金納米球的氧化速率。
全文摘要
一種提高金納米棒的純度的方法，本發明特別涉及的是通過除去球狀金納米粒子，提高棒狀金納米粒子純度的方法。將金納米棒分散在表面活性劑的水溶液中，加入磷酸二氫鹽，通過可見近紅外吸收光譜監測，當長波長吸收峰強度相對沒有變化時，離心分離得到所需高純度的金納米棒。由于用傳統金納米棒制備方法所得金納米棒中，含有大量的球狀金納米粒子，本發明向該體系中加入磷酸二氫鹽，除去其中的球狀金納米粒子，而金納米棒能穩定存在于該體系中，從而提高金納米棒的純度。該發明操作簡單，重現性好，易于推廣。
文檔編號C30B33/00GK101092750SQ200710034760
公開日2007年12月26日 申請日期2007年4月17日 優先權日2007年4月17日
發明者黃昊文, 賀超才, 曾云龍, 夏曉東, 于賢勇 申請人:湖南科技大學