CN102407345B - 一种制备有孔金微米片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备有孔金微米片的方法，该方法利用聚乙二醇作为还原剂和保护剂，与氯金酸水溶液反应，将金离子还原成有孔的金微米片状结构，具体步骤包含：步骤1，将聚乙二醇加入到去离子水中，加热至80℃使其充分溶解，待溶液冷却至室温后与含氯金酸的水溶液混合，使得溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.1-1mmol/L，聚乙二醇1-20g/L；步骤2，上述步骤1得到的溶液在室温、常压下200r/min搅拌1min后，在50±1℃避光反应15-50h；步骤3，分离步骤2反应所得的沉淀，洗涤，得到有孔金微米片。本发明的合成方法简单且所用试剂环保无毒，所得的产品是为微米片，且微米片内含单孔或多孔，摒弃金纳米材料热化学合成中常规还原剂，绿色环保，分离容易，操作简便。

Description

一种制备有孔金微米片的方法
技术领域
本发明涉及金属材料中纳米粒子制备技术，具体地，涉及一种在水溶液中制备有孔金微米片的方法。
背景技术
利用液相法合成的具有特殊形状的金纳米粒子，如球、片或带形粒子等，由于其良好的化学稳定性、生物相容性和独特的光学等性质，在催化、生物医学和光电子装置等方面的应用越来越广泛，尤其在分子标记，化学传感，纳米电子装置等方面有很大的应用价值。
由于金纳米材料的光电等性质依赖于其尺寸和形貌，因此各种形貌的金纳米材料的可控合成是液相合成金纳米材料实用化所必须解决的关键问题之一。
目前制备的中空金纳米材料有单孔纳米环和单孔纳米片。金纳米环的制备一般需要以银纳米结构作为牺牲硬模板，通过置换反应形成金纳米环，或通过聚乙二醇与十二烷基硫酸钠复合物来制备金纳米环。这两种方法或需要金属硬模板或需要高分子与表面活性剂复合物参与，生成的是材料多为纳米级的单孔的片状结构，而且操作过程复杂，合成过程难以控制，产品分离困难，易造成污染。
本发明通过控制聚乙二醇分子量及浓度等因素制备出微米级别的金微米单孔或多孔结构。相对于前人所作的纳米级单孔结构，我们制备的金微米单孔结构更大，而本发明制备的多孔结构材料除了可以作为纳米器件的基础材料外，在表面增强拉曼光谱和分子传感器方面有更好的应用前景。
发明内容
本发明目的在于：提供一种绿色、简便的制备有孔金微米片的方法，利用聚乙二醇（PEG）作为还原剂和保护剂，在水溶液中化学还原氯金酸，通过调整PEG分子量和浓度，改变氯金酸浓度，合成出含单孔或多孔的金微米片。
为了达到上述目的，本发明提供了一种制备有孔金微米片的方法，该方法利用聚乙二醇作为还原剂和保护剂，与氯金酸水溶液反应，将金离子还原成有孔的金微米片状结构，具体步骤包含：
       步骤1，将聚乙二醇加入到去离子水中，加热至80℃使其充分溶解，待溶液冷却至室温后与含氯金酸的水溶液混合，使得溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.1-1mmol/L，聚乙二醇 1-20g/L；
    步骤2，上述步骤1得到的溶液在室温、常压下200 r/min搅拌1 min后，在50±1℃避光反应15-50h；
       步骤3，分离步骤2反应所得的沉淀，洗涤，得到有孔金微米片。
上述的制备有孔金微米片的方法，其中，所述的聚乙二醇的平均分子量为200-20000；更优选地，所述的聚乙二醇的平均分子量为400-8000。
上述的制备有孔金微米片的方法，其中，步骤1中，所述聚乙二醇的最终浓度为1-10g/L。
上述的制备有孔金微米片的方法，其中，步骤2中，避光反应时间为20-50h。
上述的制备有孔金微米片的方法，其中，步骤3中，所述的分离是指：反应结束后，将反应溶液使用高速离心机离心分离沉淀产物。
上述的制备有孔金微米片的方法，其中，步骤3中，所述的洗涤是指将分离所得的沉淀用去离子水洗涤。
本发明的技术方案：利用聚乙二醇作为还原剂和保护剂配成水溶液，以氯金酸（HAuCl4）为原料，将氯金酸水溶液加入到该水溶液中，利用聚乙二醇作为还原剂，将金离子还原成单孔或多孔金微米片。
本发明具有下述显著优点：
1．本发明合成方法简单且所用试剂环保无毒，反应条件温和，不需要外加还原剂，反应步骤简化为一步，操作简便，产品容易分离。
2．可合成尺寸在微米级的单孔或多孔金微米片。
3．所合成的金微米片结构较稳定。
附图说明
图1为实施例1所得的单孔金微米片的SEM图。
图2为实施例2所得的多孔金微米片的TEM图。
图3为实施例3所得的多孔金微米片的TEM图。
图4为实施例4所得的多孔金微米片的TEM图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步地说明。
实施例1　
将一定量的聚乙二醇（平均分子量20000）加入到去离子水中，加热至80℃使其充分溶解，待溶液冷却至室温后与含氯金酸的水溶液混合，使得溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.5mmol/L，聚乙二醇 20g/L，室温、常压下200 r/min搅拌1 min后，在50±1℃避光反应15h，反应结束后将反应溶液使用3000 r/min高速离心机离心分离产物，沉淀用去离子水洗涤三次得到当量直径约为4μm六边形金微米片（含有一个孔），如图1所示。
实施例2　
将一定量的聚乙二醇（平均分子量8000）加入到去离子水中，加热至80℃使其充分溶解，待溶液冷却至室温后与含氯金酸的水溶液混合，使得溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.1mmol/L，聚乙二醇 10g/L，室温、常压下200 r/min搅拌1 min后，在50±1℃避光反应20h，反应结束后将反应溶液使用3000 r/min高速离心机离心分离产物，沉淀用去离子水洗涤三次得到5μm金微米片（含有多孔），如图2所示。
实施例3　
将一定量的聚乙二醇（平均分子量1000）加入到去离子水中，加热至80℃使其充分溶解，待溶液冷却至室温后与含氯金酸的水溶液混合，使得溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸1.0mmol/L，聚乙二醇 5g/L，室温、常压下200 r/min搅拌1 min后，在50±1℃避光反应35h，反应结束后将反应溶液使用3000 r/min高速离心机离心分离产物，沉淀用去离子水洗涤三次得到直径约2.5μm金微米片（多孔），如图3所示。
实施例4　
将一定量的聚乙二醇（平均分子量400）加入到去离子水中，加热至80℃使其充分溶解，待溶液冷却至室温后与含氯金酸的水溶液混合，使得溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.3mmol/L，聚乙二醇 1g/L，室温、常压下200 r/min搅拌1 min后，在50±1℃避光反应50h，反应结束后将反应溶液使用3000 r/min高速离心机离心分离产物，沉淀用去离子水洗涤三次得到直径约3.5μm金微米片（多孔），如图4所示。
本发明的方法的特征在于采用聚乙二醇（PEG）为还原剂和保护剂，在水溶液中将氯金酸（HAuCl4）还原成多孔金微米片。在反应过程中，聚乙二醇和氯金酸共同起控制微米材料形貌和尺寸的作用。反应产物经高速离心后，沉淀用水洗涤得到多孔的金微米片状结构。本发明合成方法简单且所用试剂环保无毒。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种制备有孔金微米片的方法，其特征在于，该方法利用聚乙二醇作为还原剂和保护剂，与氯金酸水溶液反应，将金离子还原成有孔的金微米片状结构，具体步骤包含：
      步骤1，将聚乙二醇加入到去离子水中，加热至80℃使其充分溶解，待溶液冷却至室温后与含氯金酸的水溶液混合，使得溶液中各组分最终浓度分别为：氯金酸0.1-1mmol/L，聚乙二醇 1-20g/L；
      步骤2，上述步骤1得到的溶液在室温、常压下200 r/min搅拌1 min后，在50±1℃避光反应15-50h；
      步骤3，分离步骤2反应所得的沉淀，洗涤，得到有孔金微米片。
2.如权利要求1所述的制备有孔金微米片的方法，其特征在于，所述的聚乙二醇的平均分子量为200-20000。
3.如权利要求2所述的制备有孔金微米片的方法，其特征在于，所述的聚乙二醇的平均分子量为400-8000。
4.如权利要求3所述的制备有孔金微米片的方法，其特征在于，步骤1中，所述聚乙二醇的最终浓度为1-10g/L。
5.如权利要求4所述的制备有孔金微米片的方法，其特征在于，步骤2中，避光反应时间为20-50h。
6.如权利要求1-5任意一项所述的制备有孔金微米片的方法，其特征在于，步骤3中，所述的分离是指：反应结束后，将反应溶液使用高速离心机离心分离沉淀产物。
7.如权利要求6所述的制备有孔金微米片的方法，其特征在于，步骤3中，所述的洗涤是指将分离所得的沉淀用去离子水洗涤。
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