一種納米金顆粒的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光、電學，生物材料和納米材料等技術領域，具體是指一種納米金顆粒的制備方法。
【背景技術】
[0002]納米金具有優(yōu)異的導電性、良好的穩(wěn)定性以及小尺寸效應、表面效應、光學效應及催化特性等，使它在光學探針、電化學探針、傳感器、DNA檢測葡萄糖傳感器、植物保護、藥物傳遞及表面增強拉曼散射等方面得到了應用，其制備是目前人們研宄的熱點之一。
納米金的制備方法主要有:物理法和化學法。其中，物理法主要有真空蒸鍍法、電分散法和激光消融法等。物理方法原理簡單，所得產(chǎn)品雜質少、質量高，其缺點是對儀器設備要求較高、生產(chǎn)費用昂貴，主要適用于對納米金粒子的尺寸和形狀要求都不高的產(chǎn)業(yè)化制備。化學法主要有氧化還原法、電化學法、微乳液法、相轉移法、模板法、微波法和光化學法等。化學制備的納米金顆粒的粒徑最小可達幾納米，操作簡單，容易控制，缺點是得到的納米金顆粒易發(fā)生聚集，主要適用于對納米金顆粒性能要求較高的光學、電學和生物醫(yī)學等領域。以上化學制備法在制備中往往需要添加多種分散劑或穩(wěn)定劑或絮凝劑，成本較高，耗時長。
[0003]HEPES, 4-羥乙基哌嗪乙磺酸，是一種對細胞無毒性作用的氫離子緩沖劑，能較長時間控制恒定的PH范圍。
[0004]PVP, polyvinyl pyrrolidone，聚乙稀卩比略燒酮的簡稱，是一種非離子型高分子化合物，屬于N-乙烯基酰胺類聚合物。聚乙烯吡咯烷酮的相對分子質量從數(shù)千至一百萬以上的均聚物、共聚物、交聯(lián)聚合物系列產(chǎn)品，并以其優(yōu)異獨特的性能獲得廣泛應用。
[0005]PEG，polyethylene glycol，聚乙二醇的簡稱，無毒、無刺激性，具有良好的水溶性，并與許多有機物組份有良好的相溶性。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種納米金顆粒的制備方法，常溫即可進行納米金顆粒的制備，有效抑制納米金顆粒間的團聚，顆粒分散性好、均一度高。。
[0007]本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn):一種納米金顆粒的制備方法，包括以下步驟:
步驟S100:配制濃度為0.05-10mmol/L的氯金酸溶液；
步驟S200:配制濃度為5-50mmol/L的HEPES緩沖液，并用氫氧化鈉調節(jié)HEPES緩沖液的 PH 值至 7.0-8.0 ；
步驟S300:向步驟S200所配制的HEPES緩沖液中添加表面活性劑，配制濃度為l-2mmol/L的表面活性劑溶液；
步驟S400:將步驟S300所配制的表面活性劑溶液引入反應池，按氯金酸溶液和表面活性劑溶液的摩爾比為1:1-1:10向反應池中緩慢添加步驟S100所配制的氯金酸溶液，并以200-300r/min的速度勻速攪拌，反應5_30min，獲得含有納米金膠體的混合液；
步驟S500:將步驟S400所配制的混合液進行納米金膠體的干燥提純，獲得納米金顆粒。
[0008]本發(fā)明中氯金酸與HEPES在常溫條件下即可反應，HEPES作為還原劑不僅可以與氯金酸發(fā)生氧化還原反應，還具有一定的穩(wěn)定作用。首先使AuCl4-被還原成金原子形成晶核。初始時晶核粒度極小、具有很高的表面能，一段時間后金原子形成穩(wěn)定的晶核，由于HEPES內含有哌嗪環(huán)可以產(chǎn)生N自由基，能通過吸附作用迅速與周圍的晶核結合，抑制晶粒的生長。另一方面，在HEPES和表面活性劑的共同作用下使納米金顆粒表面帶正電荷，避免納米金顆粒間相互碰撞發(fā)生聚合。整個過程抑制二次顆粒的形成，因此可得到穩(wěn)定的納米金溶膠。為使反應完全，加入過量HEPES，一是增大反應物過飽和度以加快成核速率，二是過量的HEPES可起到穩(wěn)定劑的作用。表面活性劑作為分散劑，可有效抑制納米金顆粒間的團聚，顆粒分散性好、均一度高。。
[0009]進一步地，所述步驟S300中的表面活性劑溶液是指PVP溶液。
[0010]選擇PVP作為表面活性劑，PVP的疏水鏈包裹納米金顆粒，使納米金顆粒很好的懸浮在溶液中，避免了納米金顆粒間的接觸，能得到粒徑分布較窄的分散的球形納米金顆粒。相同條件下，以PVP作為表面活性劑進行添加時得到的納米金顆粒粒徑較小且均一。
[0011]進一步地，所述步驟SlOO具體是指:配制濃度為lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步驟S200具體是指:配制濃度為20mmol/L的HEPES緩沖液，并用氫氧化鈉調節(jié)HEPES緩沖液的PH值至7.4 ；
所述步驟S300具體是指:向步驟S200所配制的HEPES緩沖液中添加表面活性劑，配制濃度為lmmol/L的表面活性劑溶液；
所述步驟S400具體是指:常溫狀態(tài)下，將步驟S300所配制的表面活性劑溶液引入反應池，按氯金酸溶液和表面活性劑溶液的摩爾比1:5-1:10向反應池中緩慢添加步驟SlOO所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度攪拌lOmin，獲得含有納米金膠體的混合液；
所述步驟S500具體是指:將步驟S400所配制的混合液引入超濾器，采用微孔濾膜過濾3-5h，在微孔濾膜的下方獲得納米金膠體；然后將納米金膠體置于50-60°C的干燥爐中，在氮氣環(huán)境下加熱干燥3h，自然冷卻至室溫，獲得粒徑小于1nm的納米金顆粒。
[0012]當氯金酸的濃度為lmmol/L時，反應產(chǎn)物主要是納米金顆粒；當氯金酸的濃度為10mmol/L時，開始出現(xiàn)金枝晶；當氯金酸的濃度為30mmol/L時，反應產(chǎn)物全都是金枝晶；當氯金酸的濃度在lmmol/L以下時，反應產(chǎn)物絕大部分是納米金顆粒，形貌相差不大。
[0013]進一步地，所述步驟S100具體是指:配制濃度為lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步驟S200具體是指:配制濃度為20mmol/L的HEPES緩沖液，并用氫氧化鈉調節(jié)HEPES緩沖液的PH值至7.4 ；
所述步驟S300具體是指:向步驟S200所配制的HEPES緩沖液中添加表面活性劑，配制濃度為lmmol/L的表面活性劑溶液；
所述步驟S400具體是指:常溫狀態(tài)下，將步驟S300所配制的表面活性劑溶液引入反應池，按氯金酸溶液和表面活性劑溶液的摩爾比1:2-1:3向反應池中緩慢添加步驟S100所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度攪拌lOmin，獲得含有納米金膠體的混合液；
所述步驟S500具體是指:將步驟S400所配制的混合液引入超濾器，采用微孔濾膜過濾3-5h，在微孔濾膜的下方獲得納米金膠體；然后將納米金膠體置于50-60°C的干燥爐中，在氮氣環(huán)境下加熱干燥3h，自然冷卻至室溫，獲得粒徑為15-25nm的納米金顆粒。
[0014]進一步地，所述步驟SlOO具體是指:配制濃度為lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步驟S200具體是指:配制濃度為20mmol/L的HEPES緩沖液，并用氫氧化鈉調節(jié)HEPES緩沖液的PH值至7.4 ；
所述步驟S300具體是指:向步驟S200所配制的HEPES緩沖液中添加表面活性劑，配制濃度為lmmol/L的表面活性劑溶液；
所述步驟S400具體是指:常溫狀態(tài)下，將步驟S300所配制的表面活性劑溶液引入反應池，按氯金酸溶液和表面活性劑溶液的摩爾比1:1-1:2向反應池中緩慢添加步驟SlOO所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度攪拌lOmin，獲得含有納米金膠體的混合液；
所述步驟S500具體是指:將步驟S400所配制的混合液引入超濾器，采用微孔濾膜過濾3-5h，在微孔濾膜的下方獲得納米金膠體；然后將納米金膠體置于50-60°C的干燥爐中，在氮氣環(huán)境下加熱干燥3h，自然冷卻至室溫，獲得粒徑為25-40nm的納米金顆粒。
[0015]進一步地，所述微控濾膜優(yōu)選孔徑為0.2um或0.45um的GHP濾膜。
[0016]所述GHP濾膜可用于水相也可用于有機相。
[0017]進一步地，所述步驟S300中的表面活性劑溶液是指PEG溶液。
[0018]PEG對納米金膠體有修飾的作用，可使納米金膠體在復雜介質中保持良好的分散性，且分散后的溶液不易沉降，在常溫下能夠以膠體金形式穩(wěn)定存在數(shù)周。
[0019]進一步地，所述步驟SlOO具體是指:配制濃度為lmmol/L的氯金酸溶液；
所述步驟S200具體是指:配制濃度為20mmol/L的HEPES緩沖液，并用氫氧化鈉調節(jié)HEPES緩沖液的PH值至7.4 ；
所述步驟S300具體是指:向步驟S200所配制的HEPES緩沖液中添加表面活性劑，配制濃度為lmmol/L的表面活性劑溶液；
所述步驟S400具體是指:常溫狀態(tài)下，將步驟S300所配制的表面活性劑溶液引入反應池，按氯金酸溶液和表面活性劑溶液的摩爾比1:5-1:10向反應池中緩慢添加步驟S100所配制的氯金酸溶液，并以250r/min的速度攪拌lOmin，獲得含有納米金膠體的混合液；
所述步驟S500具體是指:將步驟S400所配制的混合液在靜置槽中靜置2-10h后，提取下方的酒紅色液體至高速離心機，以10000r/min-16000r/min的轉速高速旋轉2_5h ;提取沉淀物并用去離子水進行充分洗滌后，置于60-8