CN115365493B - 室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，先将粉末状的多酚化合物溶于水中以得到反应体系A，再向反应体系A中加入Ag离子溶液，并在室温下搅拌均匀以获得反应体系B，然后向反应体系B中加入Au离子溶液以得到混合液，再在室温下搅拌混合液，在搅拌的过程中，混合液的颜色逐渐加深，直至混合液的颜色不再加深时，停止搅拌，然后进行离心、洗涤操作，以获得所述的Au@Ag纳米复合粒子，该Au@Ag纳米复合粒子为多枝状结构。本设计不仅制作步骤比较简易，制作条件要求较低，而且分散性能良好，产物具备较强的光致变热效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种Au@Ag纳米复合粒子的制备与应用，属于Au@Ag纳米复合粒子领域，尤其涉及一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法及应用。
背景技术
贵金属纳米材料由于其独特的物理化学性质及其在催化、传感、光学与信息储存等领域有着广阔的应用前景，引起了研究者的广泛兴趣，如金纳米粒子与银纳米粒子。
金纳米粒子具有优异的光电性质，能表现出良好的生物相容性，低毒性，在电磁领域与生物医学领域有着广泛的应用前景。
银纳米粒子具有优秀、持久的杀菌功能，被广泛用在抗菌领域。但因为银纳米粒子具备一定的细胞毒性，限制了其应用，为此，现有技术中存在研发合金纳米粒子来减弱银纳米粒子细胞毒性的构思，如金银合金纳米粒子。
但现有的金银合金纳米粒子在制取时不仅制作步骤繁琐，而且常需要一些特殊的原材料，如特殊的还原剂，对制作环境也有较高的要求，极大的影响了金银合金纳米粒子的研发与应用。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的制作步骤比较繁琐、制作条件要求较高的缺陷与问题，提供一种制作步骤比较简易、制作条件要求较低的室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法及应用。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
第一步：将粉末状的多酚化合物溶于水中以得到反应体系A，且反应体系A中多酚化合物的浓度为1mg/mL—10mg/mL；
第二步：先按12uL/mL—48uL/mL的标准向上述反应体系A中加入Ag离子溶液，再在室温下搅拌均匀以获得反应体系B；所述Ag离子溶液的浓度为0.01 mol/L—0.05 mol/L；
第三步：先按10uL/mL—250uL/mL的标准向上述反应体系B中加入Au离子溶液以得到混合液，再在室温下搅拌混合液，在搅拌的过程中，混合液的颜色逐渐加深，直至混合液的颜色不再加深时，停止搅拌；所述Au离子溶液的浓度为0.01 mol/L—0.05 mol/L；
第四步：对上述停止搅拌之后的混合液进行离心、洗涤操作，以获得所述的Au@Ag纳米复合粒子，该Au@Ag纳米复合粒子为多枝状结构。
所述多酚化合物为以下任意一种或任意组合：儿茶酚、表儿茶酸、表儿茶素没食子酸酯、没食子酸、单宁酸。
所述第一步中的水为去离子水、蒸馏水或超纯水。
所述Ag离子溶液为硝酸银溶液，所述Au离子溶液为氯金酸溶液。
所述第一步中的反应体系A中多酚化合物的浓度为5mg/mL。
所述第二步中，按30uL/mL的标准向反应体系A中加入Ag离子溶液；
所述第三步中，按130uL/mL的标准向反应体系B中加入Au离子溶液。
所述第三步中，搅拌的时间为1min—6min。
所述第四步中，所述离心、洗涤操作的次数至少为两次。
所述Au@Ag纳米复合粒子在水中浓度范围为0.29 mg/mL—1.09 mg/mL时，未发生聚集沉淀。
一种Au@Ag纳米复合粒子的应用，所述Au@Ag纳米复合粒子依据上述制备方法制取，所述应用包括：
将所述Au@Ag纳米复合粒子作为光致变热物质，以用于光催化降解有机污染物、油水分离、水蒸发、海水淡化、药物传输或癌症治疗；
所述Au@Ag纳米复合粒子发生光致变热的条件为：在808nm激光照射下或1060nm激光照射下。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法及应用中，一共包括四个制取步骤，每个步骤的操作内容主要包括固液混合或液液混合，最终，在第三步的搅拌条件下生成了最终Au@Ag纳米复合粒子，从而采用一步法合成了Au@Ag纳米粒子，整个操作过程，前后步骤衔接流畅，操作内容清晰，操作简单方便，整体反应时间短，只需2—5min即可，同时，采用的原料也都为简单易获取的原材料，且在制作过程中不会产生有害的废气或废水，此外，对于操作环境也无需特殊的要求，只需室温（20—30℃）即可。因此，本发明不仅制作步骤比较简易，而且制作条件要求较低。
2、本发明一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法及应用中，采用多酚化合物作为第一步的反应原料，在整个反应过程中，多酚化合物的优点包括：第一，多酚化合物的分子结构中的多酚结构具有还原性，能发挥出还原剂的作用；第二，多酚结构还可以与金属离子配位，具有一定的络合能力，能发挥成膜剂的作用；第三，多酚化合物还能发挥稳定剂的作用，使最终得到的Au@Ag纳米复合粒子不发生团聚现象；第四，多酚化合物在自然界中来源广泛，原料易得，价格低廉，尤其是采取植物多酚化合物时，效果更佳。因此，本发明不仅制作成本较低，而且制取物的性质稳定，不会发生团聚，利于储存。
3、本发明一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法及应用中，所制取的Au@Ag纳米复合粒子为多枝状结构，通过透射电镜照片可以明显展示，多枝状结构的具体构造为由多个棒状的一维材料构成，结构比较规整，同时，棒状的一维材料具有比较优越的表面等离子激元共振（LSPR）效应，因而，当用光照射棒状的一维材料时，光子能量会被一维材料上的金属纳米粒子吸收或散射，其中被吸收的能量主要转化为热的形式释放和利用，产生光热效应，光热效应的优良程度主要取决于棒状材料的长径比（长度与直径的比例），一般来说，长径比越大，光热效应越好，而本发明的产物因为是具有多个棒状的一维材料的多枝状结构，故具备较强的光致变热效果，此外，在本发明中，Au/Ag摩尔比越高，多枝状结构中的枝越长，光致变热效果越强。因此，本发明不仅能使产物的结构规整，而且能使产物具备较强的光致变热效应。
4、本发明一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法及应用中，制取的Au@Ag纳米复合粒子在水中溶解时，当溶解后的浓度范围为0.29 mg/mL—1.09 mg/mL时，不会发生聚集沉淀，颗粒在溶液中分散性良好，十分利于储存与运输。因此，本发明能提升产物的分散性，使其分散性良好。
附图说明
图1是本发明制取的Au@Ag纳米复合粒子TEM图。
图2是本发明的实施例2中粒子溶液的紫外可见吸收光谱图。
图3是本发明的实施例3中的Au@Ag纳米复合粒子对应的升温曲线图。
图4是本发明的实施例3中的Au@Ag纳米复合粒子对应的升温曲线图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1—图4，一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
第一步：将粉末状的多酚化合物溶于水中以得到反应体系A，且反应体系A中多酚化合物的浓度为1mg/mL—10mg/mL；
第二步：先按12uL/mL—48uL/mL的标准向上述反应体系A中加入Ag离子溶液，再在室温下搅拌均匀以获得反应体系B；所述Ag离子溶液的浓度为0.01 mol/L—0.05 mol/L；
第三步：先按10uL/mL—250uL/mL的标准向上述反应体系B中加入Au离子溶液以得到混合液，再在室温下搅拌混合液，在搅拌的过程中，混合液的颜色逐渐加深，直至混合液的颜色不再加深时，停止搅拌；所述Au离子溶液的浓度为0.01 mol/L—0.05 mol/L；
第四步：对上述停止搅拌之后的混合液进行离心、洗涤操作，以获得所述的Au@Ag纳米复合粒子，该Au@Ag纳米复合粒子为多枝状结构。
所述多酚化合物为以下任意一种或任意组合：儿茶酚、表儿茶酸、表儿茶素没食子酸酯、没食子酸、单宁酸。
所述第一步中的水为去离子水、蒸馏水或超纯水。
所述Ag离子溶液为硝酸银溶液，所述Au离子溶液为氯金酸溶液。
所述第一步中的反应体系A中多酚化合物的浓度为5mg/mL。
所述第二步中，按30uL/mL的标准向反应体系A中加入Ag离子溶液；
所述第三步中，按130uL/mL的标准向反应体系B中加入Au离子溶液。
所述第三步中，搅拌的时间为1min—6min。
所述第四步中，所述离心、洗涤操作的次数至少为两次。
所述Au@Ag纳米复合粒子在水中浓度范围为0.29 mg/mL—1.09 mg/mL时，未发生聚集沉淀。
一种Au@Ag纳米复合粒子的应用，所述Au@Ag纳米复合粒子依据上述制备方法制取，所述应用包括：
将所述Au@Ag纳米复合粒子作为光致变热物质，以用于光催化降解有机污染物、油水分离、水蒸发、海水淡化、药物传输或癌症治疗；
所述Au@Ag纳米复合粒子发生光致变热的条件为：在808nm激光照射下或1060nm激光照射下。
本发明的原理说明如下：
本发明中的室温优选为20—30℃。
本发明在所述第二步、第三步中进行的搅拌都优选为磁力搅拌。
本发明能使制取的Au@Ag纳米复合粒子具备多枝状结构的原因在于：
首先，多酚化合物（优选为植物多酚化合物）的还原性：多酚化合物具有多个邻位酚羟基，这些极性羟基基团组成的苯酚官能团既可以作为氢供体，也可以作为氢受体参与到各种化学反应，结合疏水相互作用、π-π堆叠(范德华作用力)和氢键相互作用，使多酚化合物具有极活泼的化学反应活性；
其次，多酚化合物（优选为植物多酚化合物）中的酚羟基：多酚化合物的分子内含有多个邻位酚羟基，相邻的酚羟基可以形成氧负离子形式，这一形式易与金属离子发生特殊的配位，形成稳定的五元环螯合物，从而形成多枝状结构的Au@Ag纳米复合粒子。
实施例1：
一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
第一步：将粉末状的多酚化合物（优选为以下任意一种或任意组合：儿茶酚、表儿茶酸、表儿茶素没食子酸酯、没食子酸、单宁酸）溶于水中以得到反应体系A，且反应体系A中多酚化合物的浓度为1mg/mL—10mg/mL；
第二步：先按12uL/mL—48uL/mL的标准向上述反应体系A中加入Ag离子溶液（优选为硝酸银溶液），再在室温下搅拌均匀以获得反应体系B；所述Ag离子溶液的浓度为0.01mol/L—0.05 mol/L；
第三步：先按10uL/mL—250uL/mL的标准向上述反应体系B中加入Au离子溶液（优选为氯金酸溶液）以得到混合液，再在室温下搅拌混合液，在搅拌的过程中，混合液的颜色逐渐加深，直至混合液的颜色不再加深（一般而言，搅拌时会发现，混合液的颜色会从近似无色逐渐转为黑色，此时就能证明有新物质生成，即Au@Ag纳米复合粒子，但由于新物质是纳米级别，搅拌过程中肉眼是看不到沉淀的，只能通过颜色侧面判断，因而，继续搅拌，直至颜色不再加深时，就可说明反应基本完全）时，停止搅拌；所述Au离子溶液的浓度为0.01mol/L—0.05 mol/L；
第四步：对上述停止搅拌之后的混合液进行离心、洗涤操作，以获得所述的Au@Ag纳米复合粒子，该Au@Ag纳米复合粒子为多枝状结构，该多枝状结构的具体构造可参见图1。
此外，为了后续的应用，将制得的Au@Ag纳米复合粒子保存在了去离子水中，以进行储存。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
将制得的Au@Ag纳米复合粒子溶于水中以得到粒子溶液，可发现，当粒子溶液中Au@Ag纳米复合粒子的浓度范围为0.29 mg/mL—1.09 mg/mL时，未发生聚集沉淀，以此，可说明本发明制取的Au@Ag纳米复合粒子具备良好的分散性能。
此外，参见图2，对上述粒子溶液进行光照实验，建立紫外可见光吸收光谱图，可见，本发明制备的Au@Ag纳米复合粒子在大于800nm的长波长范围内有较强的吸收性能。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
反应体系A中多酚化合物的浓度分别为1mg/ml、2mg/ml、4mg/ml，对应的产生三种Au@Ag纳米复合粒子，再通过808nm激光对这三种Au@Ag纳米复合粒子的光致变热性能进行表征，获得对应的升温曲线图，如图3所示，可见，制备的Au@Ag纳米复合粒子在808nm激光照射条件下具有良好的光致变热性能。
实施例4：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
反应体系A中多酚化合物的浓度分别为1mg/ml、2mg/ml、4mg/ml，对应的产生三种Au@Ag纳米复合粒子，再通过1060nm激光对这三种Au@Ag纳米复合粒子的光致变热性能进行表征，获得对应的升温曲线图，如图3所示，可见，制备的Au@Ag纳米复合粒子在1060nm激光照射条件下具有良好的光致变热性能。
实施例5：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
第一步：多酚化合物为单宁酸，添加量为10mg，水为去离子水，计量为10mL；
第二步：Ag离子溶液为0.4mL浓度为0.1mol/L的硝酸银溶液；
第三步：Au离子溶液为1mL浓度为0.1mol/L的氯金酸溶液。
实施例6：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
第一步：多酚化合物为单宁酸，添加量为40mg，水为纯水，计量为10mL；
第二步：Ag离子溶液为0.1mL浓度为0.1mol/L的硝酸银溶液；
第三步：Au离子溶液为1mL浓度为0.1mol/L的氯金酸溶液。
实施例7：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
第一步：多酚化合物为单宁酸，添加量为20mg，水为蒸馏水，计量为10mL；
第二步：Ag离子溶液为0.5mL浓度为0.1mol/L的硝酸银溶液；
第三步：Au离子溶液为1mL浓度为0.1mol/L的氯金酸溶液。
实施例8：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述Au离子溶液与Ag离子溶液的摩尔比为10:1—10:10。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (8)
1.一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：
第一步：将粉末状的多酚化合物溶于水中以得到反应体系A，且反应体系A中多酚化合物的浓度为1mg/mL—10mg/mL；
第二步：先按12uL/mL—48uL/mL的标准向上述反应体系A中加入Ag离子溶液，再在室温下搅拌均匀以获得反应体系B；所述Ag离子溶液的浓度为0.01 mol/L—0.05 mol/L；
第三步：先按10uL/mL—250uL/mL的标准向上述反应体系B中加入Au离子溶液以得到混合液，再在室温下搅拌混合液，在搅拌的过程中，混合液的颜色逐渐加深，直至混合液的颜色不再加深时，停止搅拌；所述Au离子溶液的浓度为0.01 mol/L—0.05 mol/L；
第四步：对上述停止搅拌之后的混合液进行离心、洗涤操作，以获得所述的Au@Ag纳米复合粒子，该Au@Ag纳米复合粒子为多枝状结构；
所述室温为20—30℃；
所述多酚化合物为以下任意一种或任意组合：儿茶酚、表儿茶酸、表儿茶素没食子酸酯、没食子酸、单宁酸；
所述第三步中，搅拌的时间为1min—6min。
2.根据权利要求1所述的一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，其特征在于：所述第一步中的水为去离子水、蒸馏水或超纯水。
3.根据权利要求1所述的一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，其特征在于：所述Ag离子溶液为硝酸银溶液，所述Au离子溶液为氯金酸溶液。
4.根据权利要求1所述的一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，其特征在于：所述第一步中的反应体系A中多酚化合物的浓度为5mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，其特征在于：
所述第二步中，按30uL/mL的标准向反应体系A中加入Ag离子溶液；
所述第三步中，按130uL/mL的标准向反应体系B中加入Au离子溶液。
6.根据权利要求1所述的一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，其特征在于：所述第四步中，所述离心、洗涤操作的次数至少为两次。
7.根据权利要求1所述的一种室温条件下Au@Ag纳米复合粒子的制备方法，其特征在于：所述Au@Ag纳米复合粒子在水中浓度范围为0.29 mg/mL—1.09 mg/mL时，未发生聚集沉淀。
8.一种Au@Ag纳米复合粒子的应用，其特征在于：所述Au@Ag纳米复合粒子依据权利要求1所述的制备方法制取，所述应用包括：
将所述Au@Ag纳米复合粒子作为光致变热物质，以用于光催化降解有机污染物、油水分离、水蒸发、海水淡化、药物传输或癌症治疗；
所述Au@Ag纳米复合粒子发生光致变热的条件为：在808nm激光照射下或1060nm激光照射下。
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