【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料，具体涉及一种大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
1、金纳米颗粒单层膜因粒子间的集成效应表现出优异的电学、磁学、光学等物理化学特性，在光学纳米器件、纳米医药、催化、生物传感以及表面增强拉曼散射(surfaceenhancement of raman scattering，sers)检测等领域具有广泛的应用前景，制备金纳米颗粒单层膜的方法包括：自组装法、溶剂挥发法和化学气相沉积法等。然而，传统方法制备出的二维金纳米单层超晶格膜具有有序性差、间距可控性差、面积小等缺点，限制了其应用的发展，因此，研制出可大面积制备、高度有序、金纳米粒子之间间距可调的二维金纳米单层超晶格膜具有重要意义。
2、近年来，基于金纳米颗粒的二维超晶格薄膜在sers检测基底的制备中备受关注。金纳米颗粒因其优越的等离子体共振特性，是制备高性能sers基底的常用材料。研究表明，等离激元纳米粒子间距的优化与调控对于增强sers信号均匀性和热点密度至关重要。当金纳米粒子间距小至亚纳米间距时，粒子间的耦合作用能够显著增强金纳米粒子表明的电磁场，从而提升其sers效果。此外，实现金纳米粒子高度有序排列能够提升检测基底的均一性以及电磁场热点区域密度，从而进一步提升分子的拉曼散射信号。因此，精准调控等离激元纳米粒子的间距以及粒子排列的有序性与均匀性至关重要。
3、公开号为cn104152897a的中国专利文献公开了一种sers基底单层膜的制备方法，方法包括：制备金纳米棒水溶液中的金纳米棒复溶分散
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，克服了现有技术中金纳米颗粒间距可调性差、有序性低和超晶格面积小等缺点。
2、具体采用的技术方案如下：
3、一种大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)制备金纳米粒子溶液；
5、(2)利用巯基聚苯乙烯pssh对金纳米粒子进行修饰，得到巯基聚苯乙烯修饰的金纳米粒子au np@pssh；利用1,8-辛二硫醇进一步处理au np@pssh，得到巯基聚苯乙烯和1,8-辛二硫醇共修饰的金纳米粒子au np@pssh@oct；
6、(3)使au np@pssh@oct在甲苯和二乙二醇的界面处成膜，使甲苯挥发后制备得到所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜。
7、本专利技术通过在金纳米粒子表面修饰巯基聚苯乙烯与1,8-辛二硫醇双配体，精准调控成膜过程中粒子间相互作用，实现大面积间距可调超晶格薄膜的制备。该方法得到的金纳米单层超晶格膜中金纳米粒子具有高度有序性，且金纳米粒子之间的间距1nm-8nm范围内精准可调，进而大幅提升基底的电磁场增强效应。尤其是当纳米粒子间距为1纳米时，所得超晶格薄膜的sers增强因子高达95429，极大促进了sers基底在各类传感中的应用。
8、本专利技术方法是以金硫键的连接方式在金纳米粒子上接枝巯基分子达到修饰粒子的目的，可以通过改变修饰的分子摩尔量来获得不同接枝密度的金纳米粒子。在组装过程，随着粒子相互靠近，接枝了两种配体的粒子会发生纳米相分离，使得纳米粒子间间距缩小。
9、可选的，步骤(1)中，利用氯金酸、硼氢化钠和十六烷基三甲基溴化铵ctab为原料制备纳米金种子溶液，然后利用纳米金种子溶液、抗坏血酸、十六烷基三甲基氯化铵ctac和氯金酸为原料进一步使纳米金种子生长制备金纳米粒子溶液。
10、最优选的，步骤(1)中金纳米粒子的粒径为30nm。
11、采用种子生长法，以氯金酸作为金的前驱体，以硼氢化钠还原氯金酸作为种子，并以种子为核，用抗坏血酸aa作为弱还原剂继续还原氯金酸使得金纳米粒子增大，通过该方法获得的金纳米粒子形貌可控，均一性好。
12、优选的，巯基聚苯乙烯pssh的平均分子量为5000-20000g/mol。
13、步骤(2)中，将金纳米粒子溶液与巯基聚苯乙烯pssh在四氢呋喃中反应进行巯基聚苯乙烯pssh对金纳米粒子的修饰，金纳米粒子溶液的浓度为6.0×10-11mol/l-1.6×10-8mol/l；优选的，金纳米粒子溶液浓度为2×10-9mol/l-8×10-9mol/l。
14、巯基聚苯乙烯pssh和金纳米粒子的摩尔比为3.0×102-8.0×104:1；优选的，巯基聚苯乙烯pssh和金纳米粒子的摩尔比为650-13000：1。
15、进一步的，反应时间为12-24h，反应后去除游离配体得到巯基聚苯乙烯修饰的金纳米粒子au np@pssh。
16、步骤(2)中，1,8-辛二硫醇处理au np@pssh的过程为：将au np@pssh与1,8-辛二硫醇的四氢呋喃溶液混合，至少24h后，将溶液重新分散于甲苯中，利用水和乙醇洗涤，得到aunp@pssh@oct。
17、进一步的，1,8-辛二硫醇与au np@pssh中金纳米粒子的摩尔比为1.0×103-1.0×104:1；优选的，1,8-辛二硫醇与au np@pssh中金纳米粒子的摩尔比为1300-6500:1。
18、本专利技术还提供了所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法制得的金纳米单层超晶格膜。
19、所述的金纳米单层超晶格膜的组成基本单元为粒径10-60nm的金纳米粒子，金纳米粒子的排列长程有序，其表面完整，具有黄色的金属光泽。
20、本专利技术还提供了所述的金纳米单层超晶格膜在sers检测中的应用，该金纳米单层超晶格膜可直接作为sers基底用于样品检测。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
22、(1)本专利技术方法能够形成单层且有序排列的金纳米超晶格，制备得到的金纳米单层超晶格膜具有长程有序、大面积以及间距可控等特点，在表面增强拉曼、光伏增强、荧光增强以及发光二极管等领域有着广泛的应用。
23、(2)本专利技术方法制备得到的金纳米单层超晶格膜中金纳米粒子分布均匀，金纳米粒子之间的间距在8nm-1nm范围内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，利用氯金酸、硼氢化钠和十六烷基三甲基溴化铵CTAB为原料制备纳米金种子溶液，然后利用纳米金种子溶液、抗坏血酸、十六烷基三甲基氯化铵CTAC和氯金酸为原料进一步使纳米金种子生长制备金纳米粒子溶液。
3.根据权利要求1所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，巯基聚苯乙烯PSSH的平均分子量为5000-20000g/mol。
4.根据权利要求1所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将金纳米粒子溶液与巯基聚苯乙烯PSSH在四氢呋喃中反应进行巯基聚苯乙烯PSSH对金纳米粒子的修饰，金纳米粒子溶液的浓度为6.0×10-11mol/L-1.6×10-8mol/L，巯基聚苯乙烯PSSH和金纳米粒子的摩尔比为3.0×102-8.0×104:1。
5.根据权利要求4所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜
6.根据权利要求1所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，1,8-辛二硫醇处理Au NP@PSSH的过程为：将Au NP@PSSH与1,8-辛二硫醇的四氢呋喃溶液混合，至少24h后，将溶液重新分散于甲苯中，利用水和乙醇洗涤，得到AuNP@PSSH@OCT。
7.根据权利要求6所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，1,8-辛二硫醇与Au NP@PSSH中金纳米粒子的摩尔比为1.0×103-1.0×104:1。
8.根据权利要求1-7任一所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法制得的金纳米单层超晶格膜。
9.根据权利要求8所述的金纳米单层超晶格膜，其特征在于，其组成基本单元为粒径10-60nm的金纳米粒子，金纳米粒子的排列长程有序。
10.根据权利要求8所述的金纳米单层超晶格膜在SERS检测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，利用氯金酸、硼氢化钠和十六烷基三甲基溴化铵ctab为原料制备纳米金种子溶液，然后利用纳米金种子溶液、抗坏血酸、十六烷基三甲基氯化铵ctac和氯金酸为原料进一步使纳米金种子生长制备金纳米粒子溶液。
3.根据权利要求1所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，巯基聚苯乙烯pssh的平均分子量为5000-20000g/mol。
4.根据权利要求1所述的大面积且间距可调的金纳米单层超晶格膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将金纳米粒子溶液与巯基聚苯乙烯pssh在四氢呋喃中反应进行巯基聚苯乙烯pssh对金纳米粒子的修饰，金纳米粒子溶液的浓度为6.0×10-11mol/l-1.6×10-8mol/l，巯基聚苯乙烯pssh和金纳米粒子的摩尔比为3.0×102-8.0×104:1。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄又举，高佳俊，傅茜茜，张文娟，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：
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