一种多尺寸单分散金纳米颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法：(1)在柠檬酸盐和第一还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种；(2)将氯金酸、柠檬酸盐、表面活性剂和水混合，得到晶种生长液；(3)在第二还原剂条件下，将所述金纳米颗粒晶种在晶种生长液进行迭代生长，得到多尺寸的金纳米颗粒。本发明专利技术逐步生长不同粒径的单分散金纳米颗粒，利用表面活性剂在金纳米颗粒表面均匀包覆，改善了粒子的团聚现象，解决了粒径较大的金纳米颗粒分布范围较宽、单分散性差的问题，从而使金纳米粒子在光照条件下能最大程度的发挥光热转化性能。

Preparation method and application of Multi Size monodisperse gold nanoparticles

The present invention provides a method for preparing Multi Size monodisperse gold nanoparticles: (1) in citrate and the first reducing agent under the action of the salt in the water reduction reaction, gold nanoparticle seed; (2) chloroauric acid, citric acid, surfactant and salt water, get crystal growth solution; (3) in second under the condition of reducing agent, the gold nanoparticle seed in seed growth solution for iterative growth, gold nanoparticles are multi size. The gradual growth of different size of monodisperse gold nanoparticles, using surfactant coated on the surface of gold nanoparticles, improved particle agglomeration, solve the larger particle size of gold nanoparticles to wide distribution, the problem of poor monodisperse gold nanoparticles, so that under the condition of light energy to play the greatest degree of photothermal conversion performance.

【技术实现步骤摘要】
一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法及应用
本专利技术涉及一种纳米材料的
，特别涉及一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法及应用。
技术介绍
金纳米颗粒是一种介于金属块和原子之间的中间体，表现出特别的化学、电子和物理性质，且具有良好的稳定性、小尺寸效应、表面效应、光学效应和特殊的生物亲和性。除此之外，金纳米颗粒还是一种光热转化材料，在太阳光的照射下，其金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的电子疏密波发生共振，即表面等离子体共振，可以将光热转化为振动所产生的热能。金纳米颗粒因其优异的表面等离子体共振性能也引起了其他领域的深入研究，比如光热法定向攻击肿瘤细胞，医学成像，光化学合成，单颗粒分子传感器，表面增强Raman光谱，LSPR传感器，光子器件等。常见的金纳米颗粒制备方法多用柠檬酸三钠作为还原剂，在四氯金酸溶液沸腾的情况下迅速加入柠檬酸三钠，通过控制四氯金酸和柠檬酸酸钠的比例获得10nm-70nm的金纳米颗粒。但是这种方法制备的金纳米颗粒粒径分布范围随着粒径的增大而增大，尤其当金纳米颗粒粒径超过30nm后，会出现大量的不规则金纳米颗粒，粒径分布变宽，失去单分散性，从而使金纳米颗粒的性能变差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种多尺寸、单分散纳米金颗粒的制备方法，通过晶种生长合成法逐步得到不同粒径的氮分散金纳米颗粒，解决30nm及以上的金纳米颗粒分布范围较宽、单分散性差的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)在柠檬酸盐和第一还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种；(2)将氯金酸、柠檬酸盐、表面活性剂和水混合，得到晶种生长液；(3)在第二还原剂条件下，将所述金纳米颗粒晶种在晶种生长液中进行迭代生长，得到多尺寸单分散金纳米颗粒；所述第一还原剂的还原性大于等于第二还原剂的还原性；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。优选的，所述步骤(1)中金盐的质量、柠檬酸盐的质量、水的体积和第一还原剂的质量之比为0.5～500mg：0.5～500mg：10～200ml：1～10g。优选的，所述第一还原剂为硼氢化钠和/或四氢铝锂。优选的，所述步骤(2)中氯金酸的质量、水的体积、柠檬酸盐的质量和表面活性剂的质量之比为1～500mg：50～500ml：2～20g：2～20g。优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中的柠檬酸盐独立的为柠檬酸钠、柠檬酸钾和柠檬酸钙中的一种或几种的混合物。优选的，所述还原反应的温度为0～5℃，所述还原反应的时间为5～120min。优选的，所述步骤(3)中晶种生长液的体积、第二还原剂的质量和金纳米颗粒晶种的体积比为5～10ml：0.2～2mg：2～6ml。优选的，所述第二还原剂为硼氢化钠、四氢铝锂、抗坏血酸和硫代硫酸钠中的一种或几种的混合物。本专利技术提供了一种上述方案所述制备方法制备的多尺寸单分散金纳米颗粒，所述金纳米颗粒的尺寸为2～120nm；所述金纳米颗粒粒径分布的离散度小于等于10％。本专利技术提供了一种上述方案所述制备方法制备的多尺寸单分散金纳米颗粒或上述方案所述的多尺寸单分散金纳米颗粒作为光热转化材料在制备太阳能蒸汽系统中的应用。本专利技术提供了一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法，在柠檬酸盐和第一还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种；将氯金酸、柠檬酸盐、表面活性剂和水混合，得到晶种生长液；在第二还原剂条件下，将所述金纳米颗粒晶种在晶种生长液中进行迭代生长，得到多尺寸的金纳米颗粒。本专利技术通过晶种生长合成的方法逐步制备不同粒径的单分散金纳米颗粒，解决了粒径较大的金纳米颗粒分布范围较宽、单分散性差的问题；并且利用表面活性剂在金纳米颗粒表面均匀包覆，大大改善了粒子的团聚现象，从而使金纳米粒子在光照条件下能最大程度的发挥光热转化性能。本专利技术提供了一种上述方案所述制备方法制备的多尺寸单分散金纳米颗粒，所述金纳米颗粒的尺寸为2～120nm；所述金纳米颗粒粒径分布的离散度小于等于10％。本专利技术提供了一种上述方案所述制备方法制备的多尺寸单分散金纳米颗粒作为光热转化材料在制备太阳能蒸汽系统中的应用。本专利技术制备的金纳米颗粒具有优异的光热转化性能，可以直接将水、甲醇、乙醇、丙酮等低沸点液体转化为蒸气，本专利技术制备的金纳米颗粒可以高效制备太阳能蒸气，而这种太阳能蒸气系统的应用在太阳能发电、海水淡化和污水处理等领域具有广阔的应用前景和极高的商业价值。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的金纳米颗粒的透射电子显微镜图；图2为本专利技术实施例1制备的金纳米颗粒的粒度分布图；图3为本专利技术实施例1制备的金纳米颗粒的可见光光谱吸收分布图；图4为本专利技术提供的金纳米颗粒在照射光强为1.5kw/m2下的温度损失曲线图；图5为本专利技术提供的金纳米颗粒在照射光强为1.0kw/m2下的质量损失曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)在柠檬酸盐和还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种；(2)将氯金酸、柠檬酸盐、表面活性剂和水混合，得到晶种生长液；(3)在第二还原剂条件下，将所述金纳米颗粒晶种在晶种生长液中进行迭代生长，得到多尺寸的金纳米颗粒；所述第一还原剂的还原性大于等于第二还原剂的还原性；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。本专利技术在柠檬酸盐和第一还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种。在本专利技术中，所述金盐优选为氯化金、氯化金水合物、溴化金和溴化金水合物中的一种或多种，更优选为四氯化金、三水合四氯化金、一氯化金和三水合一氯化金中的一种或多种。在本专利技术中，所述柠檬酸盐优选为柠檬酸钠、柠檬酸钾和柠檬酸钙中的一种或几种的混合物。在本专利技术中，所述第一还原剂优选为硼氢化钠和/或四氢铝锂中的一种或几种的混合物。在本专利技术中，所述金盐的质量、柠檬酸盐的质量、水的体积和第一还原剂的质量之比为0.5～500mg：0.5～500mg：10～200ml：1～10g，更优选为10～400mg：10～350mg：30～150ml：2～8g，最优选为100～300mg：150～300mg：50～100ml：4～6g。本专利技术利用柠檬酸盐为保护剂，和未被还原的金离子形成络合物，防止金离子被氧化。在本专利技术中，所述金纳米颗粒晶种为一种金溶胶，金盐被还原后形成的金纳米颗粒粒径非常小，金纳米颗粒的表面效应和小尺寸效应使之形成稳定、均匀、呈单一分散状态悬浮在液体中的金颗粒悬浮液(金溶胶)，在后续的生长过程中直接与晶种生长液混合进行进一步的生长。在本专利技术中，所述还原反应的温度优选为0～5℃，更优选为1～3℃；所述还原反应的时间优选为5～120min，更优选为10～100min，最优选为30～80min。在本专利技术的部分具体实施例中，可以通过冰浴控制还原反应的温度；本专利技术优选在搅拌条件下进行还原反应；所述搅拌的速率优选为300～500转/min，更优选为350～450转/min。在本专利技术的部分具体实施例中，可以将金盐、柠檬酸盐和水搅拌混合，得到混合溶液；在冰浴条件下将还第一原剂加入所述混合溶液中后继续搅拌，金盐在第一还原剂的作用下发生还原反应，得到金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)在柠檬酸盐和第一还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种；(2)将氯金酸、柠檬酸盐、表面活性剂和水混合，得到晶种生长液；(3)在第二还原剂作用下，将所述金纳米颗粒晶种在晶种生长液中进行迭代生长，得到多尺寸单分散金纳米颗粒；所述第一还原剂的还原性大于等于第二还原剂的还原性；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。

【技术特征摘要】
1.一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)在柠檬酸盐和第一还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种；(2)将氯金酸、柠檬酸盐、表面活性剂和水混合，得到晶种生长液；(3)在第二还原剂作用下，将所述金纳米颗粒晶种在晶种生长液中进行迭代生长，得到多尺寸单分散金纳米颗粒；所述第一还原剂的还原性大于等于第二还原剂的还原性；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中金盐的质量、柠檬酸盐的质量、水的体积和第一还原剂的质量之比为0.5～500mg：0.5～500mg：10～200ml：1～10g。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一还原剂为硼氢化钠和/或四氢铝锂。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中氯金酸的质量、水的体积、柠檬酸盐的质量和表面活性剂的质量之比为1～500mg：50～500ml：2～20g：2～20g。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤保，郭安康，梅涛，李金华，王建颖，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42