金納米粒子微波合成方法技術

一種金納米粒子的合成方法。本發明專利技術以微波加熱法代常規的回流法，用檸檬酸鈉為還原劑，還原氯金酸合成金納米粒子。提供了一種獲得金納米粒子的粒徑Ｙ（ｎｍ）與檸檬酸鈉／氯金酸的ｍｏｌ比值Ｘ的公式為：Ｙ＝８．５５＋１０１．５／（１＋１．６Ｘ５）；要獲得需要粒徑的金納米粒子，相應的只要按照本發明專利技術提供的上述公式來選擇檬酸鈉／氯金酸的ｍｏｌ比值。通過調節反應初始混合物中氯金酸與檸檬酸鈉的比例，從而獲得不同粒徑窄分散的金納米粒子。該方法用一種還原劑合成了不同粒徑的金納米粒子，且所需時間短，只有常規的回流法的十分之一。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
由于無機納米粒子(金，銀，量子點等)具有特殊的物理和化學性質，近十年來被廣泛的應用于各種納米技術，生物納米技術和生物醫學檢測技術等領域(化學綜述，Chem.Rev.，2004，104，293-346；Chem.Rev.，2005，105，1547-1562)，而合成高質量(形狀規則，粒徑窄分散)的無機納米粒子是這些應用的重要基石。目前，對金納米粒子的粒徑控制，主要通過改變還原劑的種類，例如以硼氫化鈉為還原劑獲得8nm以下的金納米粒子，以檸檬酸鈉為還原劑回流法獲得13nm以下的金納米粒子；調節還原劑/穩定劑與鹵金酸的比例，例如，當以檸檬酸鈉為還原劑，改變檸檬酸鈉與氯金酸的比例可獲得13-40nm的金納米粒子。(自然，Nature，1973，241，20-22)。但這些方法很難獲得的粒徑窄分散的金納米粒子，且需較長的反應時間，通常為2小時以上。近幾年來微波加熱也逐漸被應用到納米粒子合成中，用該法可以獲得分散性較好的納米粒子，但反應體系都較為復雜，如通常都需要在反應混合物中加入穩定劑(通常為高分子化合物或有機小分子)來控制納米粒子的粒徑(材料化學，Chem.Mater.，2000，12，564；材料通訊，Mater.Lett.，2005，59，4048)。通過這類方法獲得的納米粒子由于表面存在穩定劑，從而限制該類納米粒子的進一步應用。
技術實現思路
由于檸檬酸鈉是一種比較溫和的還原劑，因此在用檸檬酸鈉還原氯金酸制備金納米粒子通常要對反應體系長時間的回流。但是通過回流法所獲得的納米粒子通常分散性很差，粒徑分布很寬。本專利技術利用微波加熱的特殊性，通過對反應條件的優化，成功合成了不同粒徑窄分散金納米粒子。本專利技術的目的是提供一種。實現本專利技術的方法的具體的技術方案如下(1)、本專利技術提供了一個獲得金納米粒子的粒徑Y(nm)與檸檬酸鈉/氯金酸的mol比值X的公式為Y＝8.55+101.5/(1+1.6X5)；要獲得需要粒徑的金納米粒子，相應的只要按照本專利技術提供的上述公式來選擇檬酸鈉/氯金酸的mol比值，即可得到所需要粒徑的金納米粒子。(2)、按配比將檸檬酸鈉與氯金酸液混合于反應器內，密封，然后將反應器放入微波反應器，在1分鐘內快速升溫至120-140攝氏度，并控制壓力在1.3MPa下反應5分鐘，快速冷卻，即在2分鐘內溫度由120-140攝氏度降為25攝氏度，中止反應，取出反應器，可得到所需粒徑的金納米粒子。例如，若得到粒徑在80到8nm的不同粒徑的金納米粒子；其步驟(1)為相應的只要根據公式Y＝8.55+101.5/(1+1.6X5)，先計算出檸檬酸鈉/氯金酸的mol比值X＝0.8-4.0；其步驟(2)與上述的步驟(2)相同。通過調節檸檬酸鈉與氯金酸配比來控制納米粒子的粒徑。在0.8-4.0配比范圍內，可得到粒徑在80到8nm的不同粒徑的金納米粒子；利用微波加熱合成納米粒子，其關鍵步驟是控制反應混合物的溫度和壓力。本專利技術通過對實驗條件的優化，選擇120-140攝氏度的溫度區間和1.3MPa為反應條件。通過透射電鏡(TEM)表征獲得金納米粒子的實際樣品的粒徑和分散度。本專利技術的有益效果明顯(1)本專利技術提供了一個獲得金納米粒子的粒徑Y(nm)與檸檬酸鈉/氯金酸的mol比值X的公式為Y＝8.55+101.5/(1+1.6X5)；要獲得需要粒徑的金納米粒子，相應的只要按照本專利技術提供的上述公式來選擇檬酸鈉/氯金酸的mol比值，即可得到所需要粒徑的金納米粒子。(2)本專利技術提供利用微波加熱合成納米粒子，與常規的加熱方法相比，微波可以對反應混合物整體快速加熱，快速冷卻，因此可以提高化學反應的速率，產率以及反應的選擇性，并有利于大規模的工業合成。附圖說明圖1是金納米粒子的粒徑Y(nm)與檸檬酸鈉/氯金酸比值(X)的關系曲線。圖2是用本專利技術的方法合成的具有代表性的幾種不同粒徑的金納米粒子透射電鏡圖。其中，A是8nm；B是13nm；C是30nm；D是60nm；E是80nm。圖3是圖2中A、B、C、D、E納米粒子的對應粒徑分布圖。實施例1合成8nm的金納米粒子檸檬酸鈉與氯金酸的mol配比為4.0，將2.5毫升的2毫摩爾/升的氯金酸與2.5毫升的8毫摩爾/升檸檬酸鈉溶液混合于試管內，密封。然后將試管放入微波反應器，在1分鐘內快速升溫至120攝氏度，并控制壓力在1.3MPa下反應5分鐘后快速冷卻，即在2分鐘內溫度由120攝氏度降為25攝氏度，中止反應。取出試管，反應混合物由原來的淡黃色變為酒紅色，代表8nm金納米粒子生成。通過透射電鏡(TEM)表征獲得金納米粒子的粒徑為7.7±0.7nm。實施例2合成13nm的金納米粒子檸檬酸鈉與氯金酸的mol配比為1.7，將2.5毫升的2毫摩爾/升的氯金酸與2.5毫升的3.5毫摩爾/升檸檬酸鈉溶液混合于試管內，密封。然后將試管放入微波反應器，在1分鐘內快速升溫至130攝氏度，并控制壓力在1.3MPa下反應5分鐘后快速冷卻，即在2分鐘內溫度由130攝氏度降為25攝氏度，中止反應。取出試管，反應混合物由原來的淡黃色變為深酒紅色，代表13nm金納米粒子生成。通過透射電鏡(TEM)表征獲得金納米粒子的粒徑為13.0±1.0nm。實施例3合成30nm的金納米粒子檸檬酸鈉與氯金酸的mol配比為1.2，將2.5毫升的2毫摩爾/升的氯金酸與2.5毫升的2.4毫摩爾/升檸檬酸鈉溶液混合于試管內，密封。然后將試管放入微波反應器，在1分鐘內快速升溫至135攝氏度，并控制壓力在1.3MPa下反應5分鐘后快速冷卻，即在2分鐘內溫度由135攝氏度降為25攝氏度，中止反應。取出試管，反應混合物由原來的淡黃色變為深酒紅色，代表30nm金納米粒子生成。通過透射電鏡(TEM)表征獲得金納米粒子的粒徑為30.1±2.9nm。實施例4合成60nm的金納米粒子檸檬酸鈉與氯金酸的mol配比為0.9，將2.5毫升的2毫摩爾/升的氯金酸與2.5毫升的1.8毫摩爾/升檸檬酸鈉溶液混合于試管內，密封。然后將試管放入微波反應器，在1分鐘內快速升溫至135攝氏度，并控制壓力在1.3MPa下反應5分鐘后快速冷卻，即在2分鐘內溫度由135攝氏度降為25攝氏度，中止反應。取出試管，反應混合物由原來的透明的淡黃色溶液變為棕紅色膠體，并可觀察到紫色散射光，代表60nm金納米粒子生成。通過透射電鏡(TEM)表征獲得金納米粒子的粒徑為58.7±5.8nm。實施例5合成80nm的金納米粒子檸檬酸鈉與氯金酸的mol配比為0.8，將2.5毫升的2毫摩爾/升的氯金酸與2.5毫升的1.6毫摩爾/升檸檬酸鈉溶液混合于試管內，密封。然后將試管放入微波反應器，在1分鐘內快速升溫至140攝氏度，并控制壓力在1.3MPa下反應5分鐘后快速冷卻，即在2分鐘內溫度由140攝氏度降為25攝氏度，中止反應。取出試管，反應混合物由原來的透明的淡黃色溶液變為棕紅色膠體，并可觀察到蘭紫色散射光，代表80nm金納米粒子生成。通過透射電鏡(TEM)表征獲得金納米粒子的粒徑為79.9±10.9nm。權利要求1，一種金納米粒子的合成方法，其特征在于，其步驟和條件為(1)、提供了一個獲得金納米粒子的粒徑Y(nm)與檸檬酸鈉/氯金酸的mol比值X的公式為Y＝8.55+101.5/(1+1.6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金納米粒子的合成方法，其特征在于，其步驟和條件為：（１）、提供了一個獲得金納米粒子的粒徑Ｙ（ｎｍ）與檸檬酸鈉／氯金酸的ｍｏｌ比值Ｘ的公式為：Ｙ＝８．５５＋１０１．５／（１＋１．６Ｘ５）；要獲得需要粒徑的金納米粒子，相應的只要按照 本專利技術提供的上述公式來選擇檬酸鈉／氯金酸的ｍｏｌ比值。（２）按ｍｏｌ配比將檸檬酸鈉與氯金酸液混合于反應器內，密封，然后將反應器放入微波反應器，在１分鐘內快速升溫至１２０－１４０攝氏度，并控制壓力在１．３ＭＰａ下反應５分鐘，快速冷卻， 即在２分鐘內溫度由１２０－１４０攝氏度降為２５攝氏度，中止反應，取出反應器，可得到所需粒徑的金納米粒子。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王振新，劉殿駿，張澤實，孫琳琳，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
類型：發明
國別省市：82[中國|長春]