專利名稱：十面體納米金的合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米金，尤其是涉及一種利用微波法一步控制合成十面體納米金顆粒的 方法。
背景技術：
納米顆粒作為一種典型的介觀系統，具有很多不同于本體材料和單個分子的獨特性質。 作為納米顆粒體系中極其重要的一員，納米金顆粒本身還具有獨特的物理化學性能，如良好 的生物相容性，使納米金顆粒在生物標記和生物傳感方面得到廣泛應用，優(yōu)異的電學、化學 性能使之用于電子產品及高效催化劑。與普通的納米金顆粒相比，具有特殊形狀的納米金顆 粒往往表現出更獨特的性質和更廣泛的潛在應用，有望應用于生物、醫(yī)學、信息存儲、化學、 傳感器等領域。盡管新穎的、尺寸和形狀可控的納米金顆粒具有獨特的性質和廣泛的應用前 景，但這些納米金顆粒的可控制備卻面臨很大的難度。目前，能用來制備尺寸可控的納米金 顆粒的方法非常少。因為從熱力學的角度來看，納米粒子的生長要遵循能量最低原理和表面 積最小的原則，所以要制備復雜形狀的三維的納米粒子一般需要比較特殊的生長環(huán)境。因此 合成形狀單一、尺寸可控、晶形和結構明確的納米金顆粒是研究和應用其性質至關重要的第 一步。
目前納米金的制備方法主要有液相還原法、光化學法、氣相蒸發(fā)法、種金生長法、電 化學還原法、相轉移法、水熱法、微波法等。
金十面體納米粒子是一種多重孿晶粒子(MTPs)。作為柏拉圖多面體(Platonic Polyhedra) 的一種，有10個{111}面，有最小的表面能，因此熱力學上穩(wěn)定。金十面體納米粒子具有獨 特的光學性質，
Ana S&nchez-Iglesias等(Ana Sdnchez-Iglesias, Luis M. Liz-Marzdn, Adv. Mater. 2006， 18: 2529-2534)采用PVP作為包裹劑，DMF作為還原劑，加入前期制備的2 3nm的金種，超 聲反應還原氯金酸制備十面體納米金；Masaharu Tsuji等(Masaharu Tsuji, Nobuhiro Miyamae， Michiko Nishio, Sachie Hikino， and Naoki Ishigami， Bull. Chem. Soc. Jpn. Vol. 80, No. 10: 2024-2038)采用PVP作為包裹劑，乙二醇(EG)作為還原劑，加入前期制備的2 3nm的 金種，微波加熱還原氯金酸制備十面體納米金顆粒。但是這些方法制備的十面體納米金顆粒 粒徑并不均一，產率不高且都需要加入前期制備的金種，合成步驟復雜。
微波合成是近年來新興的制備納米粒子的方法。由于極性分子在微波場下可以迅速被加 熱，微波輻射加熱提供了快速、均勻、節(jié)能的加熱方法。該方法有許多優(yōu)點反應速度快， 可使某些反應的反應速率較常規(guī)方法提高3個數量級；加熱速度快，因為體系受熱方式為體 加熱，其熱效應來自于分子偶極矩的極高頻率的振動，而非來自通常的熱傳導、對流等方式， 因而可明顯縮短反應時間，獲得的粒子粒徑分布窄、單分散性好、純度高、產率高且具有良 好的催化性能。并且由于微波法制備過程污染小、成本低、適用于產業(yè)化生產，其發(fā)展前景 廣闊。
微波法制備的優(yōu)勢是采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為包裹劑，N,N，一二甲基酰胺(DMF) 還原劑，以微波法一步法合成十面體納米金顆粒。該方法操作工藝簡單易行、原料容易獲得， 成本低廉、適用于大規(guī)模的工業(yè)化生產，還可通過實驗條件控制一步法合成產率較高粒徑均 一的十面體納米金顆粒。另外，生產過程對環(huán)境無污染，符合倡導的"綠色化學"的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種以聚乙烯基吡咯垸酮(PVP)為包裹劑，N,N，一二甲基酰胺(DMF)為還原 劑，采用微波法控制合成的十面體納米金的合成方法。 本發(fā)明包括以下步驟-
1) 在N,N，一二甲基酰胺(DMF)中加入聚乙烯基吡咯烷酮(PVP),攪拌溶解；
2) 待聚乙烯基吡咯垸酮完全溶解后加入氯金酸，攪拌，得反應前驅體溶液；
3) 將反應前驅體溶液倒入微波反應罐，并裝入微波加熱器反應，將反應體系自然冷卻至 室溫，離心使所合成的納米金顆粒與聚乙烯基吡咯烷酮分離，清洗，得十面體納米金產品。
聚乙烯基吡咯烷酮的分子量最好為8000 630000。
按摩爾比，氯金酸濃度最好為0.005 0.05 M，聚乙烯基吡咯烷酮氯金酸最好為(50
500) : i。
反應的溫度最好為100 200°C，反應的時間最好為1 60min。清洗最好采用水、乙醇或 丙酮清洗。
本發(fā)明的突出優(yōu)點是
1 )通過對合成條件的控制能得到十面體納米金顆粒；
2) 微波合成加熱速度非常迅速，操作簡單易行；
3) 利用微波合成法制得的納米金顆粒分散性好，形狀均一，粒徑分布窄，團聚程度低， 穩(wěn)定性好；
4) 所采用的聚合物是聚乙烯基吡咯垸酮，其成本低廉、容易獲得、生物相容性好、對環(huán) 境無害；
5) 所采用的合成方法工藝簡單，得到的產物易于分離、清洗、保存。


圖1為實施例1制備的十面體納米金顆粒的紫外一可見吸收譜圖。在圖1中，橫坐標為 波長(nm)，縱坐標為吸光度；最大吸收峰為580 nm。
圖2為實施例3制備的納米金顆粒的粒徑分布圖。在圖2中，橫坐標為粒徑(nm)，縱 坐標為強度；平均粒徑為180nm，多分散系數為0.282。
圖3為實施例4制備的十面體納米金顆粒的掃描電鏡圖片。在圖3中，標盡200nm。
具體實施例方式
實施例1
1) 取0.277 g聚乙烯基吡咯烷酮，溶于20mLN,N，一二甲基酰胺中，攪拌均勻，聚乙烯 基吡咯烷酮的分子量為8000。 '
2) 加入氯金酸溶液，室溫下攪拌10min，得反應前驅體溶液，按摩爾比，氯金酸濃度為
o.oim，聚乙烯基吡咯烷酮:氯金酸為ioo : i。
3) 將反應前驅體溶液倒入微波反應罐，并裝入微波反應器內，反應溫度為150'C，反應 時間為30min。
4) 將反應體系自然冷卻至室溫。在3000 rpm的轉速條件下離心，使所合成的納米金顆 粒與聚乙烯基吡咯烷酮分離，再用無水乙醇清洗3次。得到的十面體納米金顆粒粒徑約為180 nm。
實施例2
1) 取0.277 g聚乙烯基吡咯烷酮，溶于23mLN,N，一二甲基酰胺中，攪拌均勻，聚乙烯 基吡咯垸酮的分子量為20000。
2) 加入氯金酸溶液，室溫下攪拌10min，得反應前驅體溶液，按摩爾比，氯金酸濃度為
o.ooim，聚乙烯基吡咯烷酮氯金酸為50 : i。
3) 將反應前驅體溶液倒入微波反應罐，并裝入微波反應器內，反應溫度為200'C，反應 的時間為lmin。
4) 將反應體系自然冷卻至室溫。在2500 rpm的轉速條件下離心，使所合成的納米金顆 粒與聚乙烯基吡咯烷酮分離，再用去離子水清洗3次。得到的十面體納米金顆粒粒徑約為180 nm。
實施例3
1) 取0.277 g聚乙烯基吡咯烷酮，溶于24.5mLN,N' — 二甲基酰胺中，攪拌均勻，聚乙 烯基吡咯垸酮的分子量為63000。
2) 加入氯金酸溶液，室溫下攪拌10min，得反應前驅體溶液，按摩爾比，氯金酸濃度為
0.05 m，聚乙烯基吡咯垸酮氯金酸為500 : i。
3) 將反應前驅體溶液倒入微波反應罐，并裝入微波反應器內，反應溫度為10(tc，反應 的時間為60min。
4) 將反應體系自然冷卻至室溫。在3500 rpm的轉速條件下離心，使所合成的納米金顆 粒與聚乙烯基吡咯垸酮分離，再用丙酮清洗3次。得到的十面體納米金顆粒粒徑約為100 nm。
實施例4
與實施例1類似，其區(qū)別在于聚乙烯基吡咯烷酮的分子量為30000，按摩爾比，氯金酸 濃度為0.02 m，聚乙烯基吡咯垸酮氯金酸最好為150 : 1，反應的溫度為18(tc，反應時間 為10min。
權利要求
1.十面體納米金的合成方法，其特征在于包括以下步驟1)在N，N’-二甲基酰胺中加入聚乙烯基吡咯烷酮，攪拌溶解；2)待聚乙烯基吡咯烷酮完全溶解后加入氯金酸，攪拌，得反應前驅體溶液；3)將反應前驅體溶液倒入微波反應罐，并裝入微波加熱器反應，將反應體系自然冷卻至室溫，離心使所合成的納米金顆粒與聚乙烯基吡咯烷酮分離，清洗，得十面體納米金產品。
2. 如權利要求1所述的十面體納米金的合成方法，其特征在于聚乙烯基吡咯垸酮的分子量為8000 630000。
3. 如權利要求1所述的十面體納米金的合成方法，其特征在于按摩爾比，氯金酸濃度為 0.005 0.05 M。
4. 如權利要求1所述的十面體納米金的合成方法，其特征在于按摩爾比，聚乙烯基吡咯烷酮氯金酸為50 500 : i。
5. 如權利要求1所述的十面體納米金的合成方法，其特征在于反應的溫度為100 200。c。
6. 如權利要求1所述的十面體納米金的合成方法，其特征在于反應的時間為1 60min。
7. 如權利要求1所述的十面體納米金的合成方法，其特征在于清洗采用水、乙醇或丙酮 清洗。
全文摘要
十面體納米金的合成方法，涉及一種納米金，尤其是涉及一種利用微波法一步控制合成十面體納米金顆粒的方法。提供了一種以聚乙烯基吡咯烷酮為包裹劑，N，N’-二甲基酰胺為還原劑，采用微波法控制合成的十面體納米金的合成方法。在N，N’-二甲基酰胺中加入聚乙烯基吡咯烷酮，攪拌溶解；待聚乙烯基吡咯烷酮完全溶解后加入氯金酸，攪拌，得反應前驅體溶液；將反應前驅體溶液倒入微波反應罐，并裝入微波加熱器反應，將反應體系自然冷卻至室溫，離心使所合成的納米金顆粒與聚乙烯基吡咯烷酮分離，清洗，得十面體納米金產品。
文檔編號B22F9/16GK101357402SQ20081007181
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權日2008年9月17日
發(fā)明者張其清, 李思越, 建 翁 申請人:廈門大學