一種金納米線的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金納米線的制備方法，通過氫氧化銨和檸檬酸分步共同還原氯金酸的條件下，再加入APTS驅(qū)使所制備的金納米顆粒自組裝形成金納米線，本發(fā)明的制備過程簡單，未添加任何有機化學(xué)還原劑；整個制備過程條件溫和，易于操作；制備得到的超細金納米線具有超細的直徑和良好的分散性，有望在傳感器等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
【專利說明】一種金納米線的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬納米顆粒材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種金納米線的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]金納米線以其獨特的理化特性、傳導(dǎo)特性及與量子尺寸相關(guān)的特性受到廣泛的關(guān)注。但是關(guān)于直徑比超過50的金納米線鮮有報道。并且關(guān)于金納米線的制備方法多為在油相中來制備，如 Wang 等[C.Wang, Y.Hu, C.M.Lieber, S.Sun, J.Am.Chem.Soc.2008, 130，8902 - 8903.]在油胺中制備了直徑為3nm的單晶金納米線。其中以油胺作為還原劑、穩(wěn)定劑，以及溶劑。Lu 等[X.Lu, M.S.Yavuz, H.-Y.Tuan, B.A.Korgel, Y.Xia, J.Am.Chem.Soc.2008，130，8900 - 8901.]報道了一種直徑為1.8nm的單晶金納米線。其中以己烷作為溶劑，油胺作為穩(wěn)定劑。
[0004]但是對于金納米材料在生物醫(yī)藥、生物傳感等領(lǐng)域中的應(yīng)用，油相所制備的金納米線還需要通過相轉(zhuǎn)移的方法轉(zhuǎn)移到水相中來，因此，關(guān)于水相制備金納米材料也是科學(xué)家們研究的方向，近年來，也出現(xiàn)了一些新型的制備手段，如Wang等[Y.Wang, Q.Wang, H.Sun，W.Zhang, G.Chen, X.Shenj Y.Hanj X.Lu and H.Chen, Journal of the American ChemicalSociety, 2011，133，20060-20063.]以聚乙烯吡咯烷酮為穩(wěn)定劑，以二甲基甲酰胺/水(體積比7.7/1)為溶劑，室溫下反應(yīng)10天，制備得到了直徑為2nm的金-銀合金納米線。但是關(guān)于純水相簡易方法制備金納米線的方法現(xiàn)在還幾乎沒有報道。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對上述問題，研制出一種金納米線的制備方法，通過在完全水相的環(huán)境下，使用常見的化學(xué)試劑，在較為溫和的條件下，制備出直徑為10-20納米，長度為1-10微米的超細的金納米線。
[0007]本發(fā)明的一種金納米線的制備方法，其特征在于:
步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向50-100ml的A溶液中緩慢加入10_50mlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至80-10(TC，并加入l_3ml檸檬酸鈉溶液，攪拌
0.5-2小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ；
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入l-2ml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化5-10天，可以得到綠色的溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，即可獲得金納米線，所制備的金納米線直徑為10-20納米，長度為1-10微米。
[0008]作為優(yōu)選，步驟3)中緩慢加入速度為5-10rpm/min。
[0009]作為優(yōu)選，步驟4)中的攪拌速度為1000-2000rpm/min。
[0010]作為優(yōu)選，在室溫下靜置陳化7天。
[0011]本發(fā)明的合成機理可能為氫氧化銨首先還原氯金酸，得到金納米顆粒前驅(qū)體，而通過在高溫條件下加入少量的檸檬酸鈉，可以得到晶型更為具體的金納米顆粒，而通過APTS的室溫下溫和陳化，所得到的的金納米顆粒自組裝成為金納米線。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明的制備過程簡單，除了步驟4在80-100°C的條件下進行外，其他均為在常溫下進行，實驗條件溫和；
(2)本發(fā)明制備過程均為水相，無有機溶劑，綠色環(huán)保；
(3)本發(fā)明制備得到的金納米線具有均一的形貌和超細的直徑；長度最大可達到幾十微米，可用于工業(yè)應(yīng)用。
[0013](4)本發(fā)明制備得到的金納米線重復(fù)性好，便于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方案，其中:
圖1為本發(fā)明實施例1所制備的金納米線；
圖2為本發(fā)明實施例2所制備的金納米線；
圖3為本發(fā)明對比例I所制備的金納米顆粒。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體的實施例，并參照數(shù)據(jù)進一步詳細描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0016]實施例1:
一種金納米線的制備方法，
步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向50ml的A溶液中緩慢加入IOmlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至80°C，并加入Iml檸檬酸鈉溶液，攪拌0.5小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ;
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入lml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化5天，可以得到綠色的溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，即可獲得金納米線，所制備的金納米線直徑為15納米，長度為2微米。
[0017]實施例2:
一種金納米線的制備方法， 步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向IOOml的A溶液中緩慢加入50mlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至10(TC，并加入3ml檸檬酸鈉溶液，攪拌2小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ;
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入2ml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化10天，可以得到綠色的溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，即可獲得金納米線，所制備的金納米線直徑為20納米，長度為10微米。
[0018]實施例3:
一種金納米線的制備方法，
步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向50ml的A溶液中緩慢加入50mlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至10(TC，并加入Iml檸檬酸鈉溶液，攪拌2小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ；
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入2ml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化10天，可以得到綠色的溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，即可獲得金納米線，所制備的金納米線直徑為20納米，長度為I微米。
[0019]實施例4:
一種金納米線的制備方法，
步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向70ml的A溶液中緩慢加入30mlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至90°C，并加入2ml檸檬酸鈉溶液，攪拌I小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ;
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入lml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化7天，可以得到綠色的溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，即可獲得金納米線，所制備的金納米線直徑為15納米，長度為7微米。
[0020]實施例5:
一種金納米線的制備方法， 步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向IOOml的A溶液中緩慢加入IOmlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至90°C，并加入Iml檸檬酸鈉溶液，攪拌I小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ;
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入lml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化10天，可以得到綠色的溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，即可獲得金納米線，所制備的金納米線直徑為10納米，長度為15微米。
[0021]對比例1:
一種金納米線的制備方法，
步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向50ml的A溶液中緩慢加入IOmlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至80°C，并加入Iml檸檬酸鈉溶液，攪拌0.5小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ；
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入lml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化2天，得到的溶液不是綠色溶液，還依舊是淡黃色溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，得到的材料也是金納米顆粒，不過所制備的金納米顆粒有將要組裝成為納米線的趨勢。
[0022]對比例2:
一種金納米線的制備方法，
步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同；
步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B;
步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向50ml的A溶液中緩慢加入IOmlB溶液，得到均一透明的溶液C ;
步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至80°C，并加入Iml檸檬酸鈉溶液，攪拌0.5小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ；
步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入lml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化O天，得到的溶液不是綠色溶液，還依舊是淡黃色溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，得到的材料是單分散的金納米顆粒。
[0023]通過對比例I和2以及本發(fā)明的實施例1的結(jié)果，我們可以推測出本發(fā)明可能的反應(yīng)原理，當使用氫氧化銨和檸檬酸鈉作為共同還原劑的時候，可以制備小顆粒的金納米顆粒，而當加入APTS的時候，所制備的金納米顆粒將會自組裝成為金納米線。其中氫氧化銨對于本發(fā)明也起到重要的作用，如果沒有氫氧化銨時，不能形成金納米線。
【權(quán)利要求】
1.一種金納米線的制備方法，其特征在于: 步驟I):制備氯金酸，取Ig氯金酸固體溶于IOOml水中，配制均一透明的溶液A，在該制備過程中，所有容器均先使用王水清洗，再使用去離子水沖洗兩次，以下步驟均同； 步驟2):配制氫氧化銨NH40H溶液，使用alfa公司所生產(chǎn)的質(zhì)量濃度為38%的氫氧化銨，稀釋10倍，配制得到溶液B; 步驟3):在室溫緩慢攪拌條件下，向50-100ml的A溶液中緩慢加入10_50mlB溶液，得到均一透明的溶液C ; 步驟4):對溶液C進行加熱，將溫度升至80-10(TC，并加入l_3ml檸檬酸鈉溶液，攪拌0.5-2小時，隨后冷卻至室溫，得到淡黃色溶液D ； 步驟5):往淡黃色溶液D內(nèi)加入l-2ml3-氨丙基三甲氧基硅氧烷APTS，攪拌混合均勻，然后在室溫下靜置陳化5-10天，可以得到綠色的溶液，通過離心分離，去離子水洗滌，即可獲得金納米線，所制備的金納米線直徑為10-20納米，長度為1-10微米。
2.一種如權(quán)利要求1所述的金納米線的制備方法，其特征在于步驟3)中緩慢加入速度為 5_10rpm/mino
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的金納米線的制備方法，其特征在于步驟4)中的攪拌速度為 1000-2000rpm/min。
4.一種如權(quán)利要求3所述的金納米線的制備方法，其特征在于在室溫下靜置陳化7天。
【文檔編號】B22F9/24GK103990813SQ201410250246
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】黃曉明, 姚海波 申請人:蘇州鉉動三維空間科技有限公司