CN105033276A - 一种原位合成金纳米棒/氧化石墨烯复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种原位合成法制备金纳米棒/氧化石墨烯复合材料的方法。具体步骤为：将聚苯乙烯磺酸钠修饰后的氧化石墨烯与生长金纳米棒的二次生长溶液以及金种子混合并恒温放置一段时间。本发明反应条件绿色温和、操作简单、可重复性强；该方法制备的金纳米棒/氧化石墨烯复合材料具有高负载量以及金纳米棒分布均匀的形貌，这在提高光热治疗效率以及后续修饰抗体和载药来实现诊疗一体化方面具有广阔的前景。

Description

一种原位合成金纳米棒/氧化石墨烯复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种原位合成制备金纳米棒/氧化石墨烯复合材料的方法，属于纳米技术领域。
背景技术
为了进一步提高光热治疗的效率以及修饰抗体、载药，设计诊疗一体化系统，越来越多的研究者将纳米颗粒附着到石墨烯及其衍生物上，如金纳米棒、银、氧化亚铜和硫化铜等。然而使用高于常温或激光照射的方法制备纳米颗粒/石墨烯复合物时，纳米颗粒的负载量低，并且附着在石墨烯上的纳米颗粒分布不均匀。一方面：提高纳米颗粒的负载量有利于提高光热治疗的效率。另一方面：负载在石墨烯上面的纳米颗粒分布均匀可以增大比表面积，有利于后续修饰抗体和载药，从而更好的实现诊疗一体化目标。目前，制备纳米颗粒/石墨烯复合物通常采用高于常温或使用激光的条件下将纳米颗粒负载到石墨烯上，制备过程复杂，因此，发明一种绿色温和的方法来制备具有高负载量且分布均匀的纳米颗粒/石墨烯复合物具有重要意义，而原位合成法制备金纳米棒/氧化石墨烯复合材料对于材料制备以及后续生物医学应用领域都具有重要意义。
发明内容
针对现有制备金纳米棒/氧化石墨烯复合物的方法存在的缺陷，本发明的目的是提供一种原位合成金纳米棒/氧化石墨烯复合材料的方法。
本发明提出的原位合成金纳米棒/氧化石墨烯复合材料的方法，具体步骤如下：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合并剧烈摇晃30秒后，恒温静置放置；
（2）将氧化石墨烯与聚电解质高分子溶液混合反应，然后离心，将下清液重新分散在50ml水中；
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得溶液混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)、550ul抗坏血酸(0.1M)，最后将125μl步骤（1）所得溶液快速加入并摇晃30秒，恒温放置；
（4）将步骤（3）所得产物高速离心，离心底物重新分散在水中即为最终产物。
本发明中，步骤(1)中所述恒温静置的温度范围为25-30℃，静置时间为5-12小时。
本发明中，步骤(2)中所述氧化石墨烯为经过研钵研磨的氧化石墨烯，反应前称取的氧化石墨烯质量范围为5-20mg。
本发明中，步骤(2)中所述聚电解质高分子为聚苯乙烯磺酸钠，聚苯乙烯磺酸钠浓度为0.05%wt-4%wt,聚苯乙烯磺酸钠溶液体积为20-100ml。
本发明中，步骤(2)中所述混合反应条件为超声，超声功率为500-1000W，超声时间为10-60分钟。
本发明中，步骤(3)中所述恒温放置控制温度为25-30℃，反应时间为24-48小时。
本发明中，步骤(2)中所述离心转速为7000-11000rpm，离心时间为10-30分钟
本发明中，步骤(4)中所述离心转速9000-14000rpm，离心时间为10-30分钟。
本发明提供一种原位方法合成金纳米棒/石墨烯复合材料的技术，氧化石墨烯在超声条件下经过聚苯乙烯磺酸钠修饰后，均匀分散的金种子通过原位合成的方法在氧化石墨烯上生长成分布均一的金纳米棒。该方法具有反应条件绿色温和、操作简单、可重复性强等特点。该方法制备的金纳米棒/石墨烯复合材料具有高负载量以及金纳米棒分布均匀的形貌，这在提高光热治疗以及后续修饰抗体和载药来实现诊疗一体化方面具有广阔的前景。
附图说明
图1是金纳米棒/石墨烯复合材料的透射电镜图。
图2是金纳米棒/石墨烯复合材料的高倍透射电镜图。
图3是金纳米棒/石墨烯复合材料的扫描电镜图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合并剧烈摇晃30秒后，30℃静置7小时。
（2）将研磨的20mg氧化石墨烯与溶有0.5g的60ml聚苯乙烯磺酸钠溶液混合超声（800W.20分钟），超声后高速离心3次（11000rpm，15分钟），最终将下清液重新分散在50ml水中。
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得产物混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)、550ul抗坏血酸(0.1M)，最后将125ul步骤（1）所得产物快速加入并摇晃30秒，27℃恒温放置42小时。
（4）将步骤（3）所得产物高速离心3次（13000rpm，20分钟），离心底物重新分散在水中即为最终产物。
图1和图2是制备所得到的金纳米棒/石墨烯复合材料的透射电镜照片，图3是对应的扫描电镜照片，可以明显看到石墨烯表面均匀负载金纳米棒。金纳米棒的尺寸长度约50纳米，直径约7纳米，金纳米棒的长径比7：1。
实施例2：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合并剧烈摇晃30秒后，30℃静置7小时。
（2）将研磨的5mg氧化石墨烯与溶有1.2g的40ml聚苯乙烯磺酸钠溶液混合超声（500W.20分钟），超声后高速离心3次（11000rpm，20分钟），最终将下清液重新分散在50ml水中。
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得产物混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)、550μl抗坏血酸(0.1M)，最后将125μl步骤（1）所得产物快速加入并摇晃30秒，27℃恒温放置40小时。
（4）将步骤（3）所得产物高速离心3次（14000rpm，20分钟），离心底物重新分散在水中即为最终产物。其结果和实施例1相似。实施例3：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合并剧烈摇晃30秒后，30℃静置9小时。
（2）将研磨的15mg氧化石墨烯与溶有0.6g的60ml聚苯乙烯磺酸钠溶液混合超声（700W.20分钟），超声后高速离心3次（10000rpm，15分钟），最终将下清液重新分散在50ml水中。
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得产物混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)、550μl抗坏血酸(0.1M)，最后将125μl步骤（1）所得产物快速加入并摇晃30秒，25℃恒温放置48小时。
（4）将步骤（3）所得产物高速离心3次（13000rpm，20分钟），离心底物重新分散在水中即为最终产物。其结果和实施例1相似。
实施例4：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合并剧烈摇晃30秒后，30℃静置7小时。
（2）将研磨的20mg氧化石墨烯与溶有0.4g的50ml聚苯乙烯磺酸钠溶液混合超声（500W.20分钟），超声后高速离心3次（10000rpm，10分钟），最终将下清液重新分散在50ml水中。
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得产物混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)、550μl抗坏血酸(0.1M)，最后将125μl步骤（1）所得产物快速加入并摇晃30秒，28℃恒温放置24小时。
（4）将步骤（3）所得产物高速离心3次（11000rpm，10分钟），离心底物重新分散在水中即为最终产物。其结果和实施例1相似。
实施例5：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合并剧烈摇晃30秒后，30℃静置7小时。
（2）将研磨的20mg氧化石墨烯与溶有1.2g的100ml聚苯乙烯磺酸钠溶液混合超声（500W.15分钟），超声后高速离心3次（10000rpm，10分钟），最终将下清液重新分散在50ml水中。
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得产物混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)、550μl抗坏血酸(0.1M)，最后将125μl步骤（1）所得产物快速加入并摇晃30秒，30℃恒温放置36小时。
（4）将步骤（3）所得产物高速离心3次（11000rpm，10分钟），离心底物重新分散在水中即为最终产物。其结果和实施例1相似。
实施例6：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合并剧烈摇晃30秒后，25℃静置7小时。
（2）将研磨的5mg氧化石墨烯与溶有1g的100ml聚苯乙烯磺酸钠溶液混合超声（500W，20分钟），超声后高速离心3次（10000rpm，20分钟），最终将下清液重新分散在50ml水中。
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得产物混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)、550μl抗坏血酸(0.1M)，最后将125μl步骤（1）所得产物快速加入并摇晃30秒，25℃恒温放置48小时。
（4）将步骤（3）所得产物高速离心3次（11000rpm，10分钟），离心底物重新分散在水中即为最终产物。其结果和实施例1相似。

Claims (5)

1.一种原位合成金纳米棒/氧化石墨烯复合材料的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）依次取5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液(0.2M)、250μl氯金酸溶液（0.01M)、4.75ml去离子水、0.6ml硼氢化钠溶液（0.02M)混合，并剧烈摇晃30秒后，恒温静置；
（2）将氧化石墨烯与聚电解质高分子溶液混合反应，然后离心，将下清液重新分散在50ml水中；
（3）将50mlCTAB（0.1M）与步骤（2）所得产物混合，并依次加入5ml氯金酸（0.01M）、0.8ml硝酸银（0.01M)和550μl抗坏血酸(0.1M)，最后将125μl步骤（1）所得产物快速加入并摇晃30秒，恒温放置；
（4）将步骤（3）所得产物高速离心，离心底物重新分散在水中即为最终产物。
2.根据权利要求1所述的一种原位合成制备金纳米棒/氧化石墨烯的方法,其特征在于步骤（2）中氧化石墨烯为研磨的氧化石墨烯，反应前称取的氧化石墨烯质量为5-20mg；聚电解质高分子为聚苯乙烯磺酸钠，聚苯乙烯磺酸钠浓度范围为0.05%wt-4%wt,聚苯乙烯磺酸钠溶液体积为20-100ml。
3.根据权利要求1所述的一种原位合成制备金纳米棒/氧化石墨烯的方法,其特征在于步骤（2）中混合反应条件为超声，超声功率为500-1000W，超声时间为10-60分钟。
4.根据权利要求1所述的一种原位合成制备金纳米棒/氧化石墨烯的方法,其特征在于步骤（1）中恒温静置温度为25-30℃，静置时间为5-12小时；步骤（3）中恒温放置温度为25-30℃，反应时间为24-48小时。
5.根据权利要求1所述的一种原位合成制备金纳米棒/氧化石墨烯的方法,其特征在于步骤（2）中离心转速为7000-11000rpm，离心时间为10-30分钟和步骤（4）中离心转速为9000-14000rpm，离心时间为10-30分钟。
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