本發(fā)明公開了一種具有熒光特性的不同尺寸的納米銀粒子的可控合成方法，屬于納米領域。

背景技術：

不同尺寸的貴金屬納米顆粒可以呈現(xiàn)出多種光學性質，其中包括拉曼表面增強性質，等離子表面共振效應以及熒光性質等等，這些性質使貴金屬納米顆粒被成功應用于生物標記、指向、熒光標記、催化以及生物領域的釋放功能。在一個體系當中，當納米粒子尺寸的順序和電子Fermi波長（金和銀的Fermi波長是0.5 nm）的順序相同時，無毒性的貴金屬納米粒子通常能夠顯示出非常強的激發(fā)和熒光發(fā)射性質。然而盡管如此，當貴金屬納米粒子的尺寸接近電子平均自由程（金和銀的電子平均自由程大約是50 nm）的尺寸時，電子的集體激發(fā)占主導位置，納米粒子的熒光性質將消失，取而代之的是等離子表面共振效應。因此，如何通過控制尺寸來調節(jié)貴金屬納米粒子的光學性質就顯得至關重要。

眾所周知，銀納米粒子（AgNPs）相比于金納米粒子來說，可以呈現(xiàn)出更強的熒光性質。由于其在廣泛領域相當多的應用，AgNPs一直是廣大研究者的研究興趣之一。目前，大部分AgNPs的還原過程主要依賴于濕化學還原方法，例如硼氫化物還原。其他方法，例如光化學方法、聲化學方法、電化學方法以及生物方法，都已經(jīng)被應用于制備熒光AgNPs。然而，大部分還原方法都很難制備出單分散性較好的納米粒子。

因此，要制備出單分散性較好的AgNPs并且實現(xiàn)尺寸的可控合成，尤其是光學性質的可控合成，具有重要意義和巨大挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在開發(fā)一種尺寸及光學性質可控的納米粒子。為了實現(xiàn)這一目的，我們公開了一種具有熒光特性的不同尺寸的納米銀粒子（AgFNPs）的制備方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種具有熒光特性的不同尺寸的納米銀粒子（AgFNPs）的可控合成方法，主要采用油包水（W/O）反相微乳法制備AgFNPs，以2-乙基己基琥珀酸酯磺酸鈉（AOT）為表面活性劑，環(huán)己烷為連續(xù)相，超純水為水相，配置反相微乳，基本上由以下步驟組成：

步驟1．AOT的環(huán)己烷溶液的配置：準確稱取一定量的AOT，將其充分溶解于一定體積的環(huán)己烷中，配制一定濃度的穩(wěn)定的環(huán)己烷溶液（0.1mol/L）。然后各取等體積的配制好的AOT/環(huán)己烷溶液兩份（分別10 mL左右）。

步驟2. 反應溶液的配制：分別準確配制一定濃度的硝酸銀水溶液（0.1mol/L）和水合肼水溶液（0.3mol/L）。

步驟3. 穩(wěn)定微乳的形成：各取等體積步驟1中配制好的AOT的環(huán)己烷溶液兩份，向兩份試液中分別滴加步驟2中配置的硝酸銀水溶液和水合肼水溶液，固定兩種水溶液體積比為1:1。分別充分攪拌直到形成透明穩(wěn)定的反相微乳溶液。

步驟4. AgFNPs的形成：將步驟3中水合肼的反相微乳緩慢滴入快速攪拌的硝酸銀微乳液中，并持續(xù)攪拌20-30分鐘，直到顏色變?yōu)樯铧S色并且不再變化為止，最后AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中。

步驟5. 破乳分離：將過量的甲醇溶液加入到步驟4中反應完成的微乳液中，以除去多余的AOT，在10000r/min的高轉速下離心5分鐘，再用無水乙醇洗，超聲分散后重復幾次操作，最后將AOT修飾的AgFNPs溶解在甲苯溶液中。

步驟6. 不同大小尺寸的熒光納米銀粒子（AgFNPs）的制備：不同大小尺寸的AgFNPs可以通過改變步驟3中水相和油相AOT的摩爾比（ω）來得到，本發(fā)明固定水相和油相摩爾比（ω）分別為3、5、7 和9，從而得到四種不同大小尺寸的AgFNPs。

本發(fā)明所制備的不同尺寸的熒光納米銀粒子（AgFNPs）采用透射電子電子顯微鏡（TEM）和動態(tài)光散射儀（DLS）分析其尺寸及形貌；采用紫外可見分光光度計和熒光光度計表征其光學性質。

本發(fā)明所制備的不同尺寸的熒光納米銀粒子（AgFNPs）尺寸分別為3.5 nm、5.5 nm、8.4 nm和11.2 nm，尺寸較小，單分散性好，具有明顯的熒光特性，光學穩(wěn)定性好；不同尺寸大小的AgFNPs，所表現(xiàn)出的光學性質不同，其紫外吸收波長隨著尺寸增大發(fā)生紅移：3.5nm的AgFNPs吸收峰為397nm，5,5nm的AgFNPs吸收峰為402nm，8.4nm的AgFNPs吸收峰為407nm，11.2nm的AgFNPs吸收峰為411nm；熒光強度也隨著尺寸的增加而增大：3.5nm的AgFNPs熒光強度為220a.u.，5.5nm的AgFNPs熒光強度為405a.u.，8.4nm的AgFNPs熒光強度為640a.u.，11.2nm的AgFNPs熒光強度為920a.u.；通過尺寸可控，實現(xiàn)其光學性質可控，對制備出單分散性好的熒光納米銀粒子具有重要的指導意義。

本發(fā)明中所涉及的熒光納米銀粒子（AgFNPs）通過反相微乳法制備，在常溫常壓下可控合成了熒光納米銀粒子（AgFNPs），通過調控微乳體系中水相和油相AOT的摩爾比（ω）即可實現(xiàn)AgFNPs的尺寸可控，工藝簡單，反應溫度低，時間短，適合于生產(chǎn)研究。

附圖說明

圖1為本發(fā)明合成的不同水相和油相摩爾比（ω）AgFNPs的TEM照片；

圖中標號：（a） 水相和油相摩爾比ω=3的AgFNPs的TEM照片 （b）水相和油相摩爾比ω=5的AgFNPs的TEM照片（c）水相和油相摩爾比ω=7的AgFNPs的TEM照片 （d） 水相和油相摩爾比ω=9的AgFNPs的TEM照片；

圖2為本發(fā)明合成的不同水相和油相摩爾比（ω）AgFNPs的尺寸分析圖；

圖中標號：（a）不同水相和油相摩爾比（ω）AgFNPs的尺寸正態(tài)分布圖 （b）水相和油相摩爾比（ω）和AgFNPs尺寸的線性關系圖；

圖3為本發(fā)明合成的不同水相和油相摩爾比（ω）AgFNPs的紫外吸收圖譜的比較；

圖中標號：（a）不同水相和油相摩爾比（ω）AgFNPs的紫外吸收圖譜，A-3，B-5，C-7，D-9 （b）AgFNPs的紫外吸收強度與水相和油相摩爾比（ω）之間的線性關系 （c）AgFNPs的最大吸收波長與水相和油相摩爾比（ω）之間的線性關系；

圖4為本發(fā)明合成的不同水相和油相摩爾比（ω）AgFNPs的熒光光譜的比較；

圖中標號：（a）不同水相和油相摩爾比（ω）AgFNPs的熒光激發(fā)光譜（虛線）和發(fā)射圖譜（實線），A-3，B-5，C-7，D-9 （b）AgFNPs的熒光發(fā)射強度與水相和油相摩爾比（ω）之間的線性關系；

圖5為本發(fā)明合成的AgFNPs（水相和油相摩爾比ω=5）在甲苯溶劑中熒光壽命。

具體實施方式

為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。

實施例1

室溫下，準確稱取兩份0.2223g（0.5mmol）的AOT，分別將其置于干燥的25ml三角燒瓶中，分別加入5ml的環(huán)己烷，置于磁力攪拌器上，配制成濃度為0.1mol/L的AOT/環(huán)己烷溶液兩份。 另準確稱取0.085g（0.5mmol）硝酸銀，置于5ml干燥的棕色容量瓶中，配置成濃度為0.1mol/L的硝酸銀水溶液；另用微量進樣器準確量取73.5μl（1.5mmol）水合肼，置于5ml干燥容量瓶中，配置成濃度為0.3mol/L的水合肼水溶液。

用微量進樣器分別準確移取27μl硝酸銀水溶液和27μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，分別加入磁子，置于磁力攪拌器上分別攪拌30分鐘，分別形成透明的硝酸銀/AOT/環(huán)己烷微乳液（ω=3）和水合肼/AOT/環(huán)己烷微乳液（ω=3）。再將水合肼/AOT/環(huán)己烷微乳液緩慢滴入快速攪拌的硝酸銀/AOT/環(huán)己烷微乳液中，并持續(xù)攪拌20-30分鐘，直到顏色變?yōu)樯铧S色并且不再變化為止，最后制得ω=3的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中。

同理，移取45μl硝酸銀水溶液和45μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，按照上述方法，即可制得ω=5的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中；移取63μl硝酸銀水溶液和63μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，按照上述方法，即可制得ω=7的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中；移取81μl硝酸銀水溶液和81μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，按照上述方法，即可制得ω=9的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中。

將4種制得的不同ω的AgFNPs微乳液用環(huán)己烷稀釋兩倍，采用透射電子電子顯微鏡（TEM）和動態(tài)光散射儀（DLS）對其形貌尺寸進行分析，結果如圖1和圖2所示。圖1中（a）、（b）、（c）（d）分別對應的是ω=3、5、7、9的AgFNPs的TEM照片。結果顯示，本發(fā)明所制得的不同尺寸的AgFNPs單分散性較好，尺寸均一。圖2（a）顯示的是4種不同ω的AgFNPs的尺寸正態(tài)分布結果， 當ω分別是3、5、7和9時，對應的AgFNPs尺寸分別約為3.5 nm、5.5 nm、8.4 nm和11.2 nm 。圖2（b）結果顯示AgFNPs尺寸與ω之間存在良好的線性關系。因此，本發(fā)明所合成的4種不同尺寸的AgFNPs具有更優(yōu)良的單分散性和穩(wěn)定性。

實施例2

室溫下，準確稱取兩份0.2223g（0.5mmol）的AOT，分別將其置于干燥的25ml三角燒瓶中，分別加入5ml的環(huán)己烷，置于磁力攪拌器上，配制成濃度為0.1mol/L的AOT/環(huán)己烷溶液兩份。 另準確稱取0.085g（0.5mmol）硝酸銀，置于5ml干燥的棕色容量瓶中，配置成濃度為0.1mol/L的硝酸銀水溶液；另用微量進樣器準確量取73.5μl（1.5mmol）水合肼，置于5ml干燥容量瓶中，配置成濃度為0.3 mol/L的水合肼水溶液。

用微量進樣器分別準確移取27μl硝酸銀水溶液和27μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，分別加入磁子，置于磁力攪拌器上分別攪拌30分鐘，分別形成透明的硝酸銀/AOT/環(huán)己烷微乳液（ω=3）和水合肼/AOT/環(huán)己烷微乳液（ω=3）。再將水合肼/AOT/環(huán)己烷微乳液緩慢滴入快速攪拌的硝酸銀/AOT/環(huán)己烷微乳液中，并持續(xù)攪拌20-30分鐘，直到顏色變?yōu)樯铧S色并且不再變化為止，最后制得ω=3的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中。

同理，移取45μl硝酸銀水溶液和45μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，按照上述方法，即可制得ω=5的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中；移取63μl硝酸銀水溶液和63μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，按照上述方法，即可制得ω=7的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中；移取81μl硝酸銀水溶液和81μl水合肼水溶液于兩份AOT/環(huán)己烷溶液的三角燒瓶中，按照上述方法，即可制得ω=9的AgFNPs穩(wěn)定存在于AOT分子包裹的微乳溶液中。

分別移取2ml不同ω的AgFNPs微乳液于4支10ml離心管中， 再分別加入過量的甲醇溶液，以除去多余的AOT，在10000r/min的高轉速下離心5分鐘，再用無水乙醇洗，超聲分散后重復三次操作，最后將AOT修飾的不同ω的AgFNPs溶解在5ml甲苯溶液中。采用紫外可見分光光度計和熒光光度計表征其光學性質。

檢測結果分別參看圖3、圖4和圖5，測試結果表明，AgFNPs表現(xiàn)出優(yōu)異的光學性質。圖3表明隨著ω的增大，AgFNPs的吸光率明顯的增加，AgFNPs的最大吸收波長也隨著ω的增大而紅移了，這是因為ω決定了AgFNPs的尺寸大小。圖4表明當激發(fā)波長為363 nm時，AgFNPs在420 nm處有很強的熒光發(fā)射。其中，AgFNPs的最大熒光發(fā)射波長并沒有隨著尺寸的變化而變化，但是熒光發(fā)射強度卻隨著ω的增大而增強了（如圖4-b），相應的，AgFNPs的熒光發(fā)射強度隨著ω的增加而增加是由于ω和AgFNPs的尺寸間的正比例線性關系。為了研究AgFNPs的光穩(wěn)定性，采用熒光分光計檢測了AgFNPs（ω=5）的熒光壽命。圖5結果顯示，對AgFNPs來說，熒光衰退符合單次指數(shù)衰退。在甲苯溶劑中，AgFNPs的壽命為0.96 ns，并且衰退符合一次指數(shù)函數(shù)，表現(xiàn)出優(yōu)良的光穩(wěn)定性。

本發(fā)明屬于納米領域，具體公開了一種具有熒光特性的不同尺寸的納米銀粒子（AgFNPs）的制備方法。本發(fā)明所制備的不同尺寸的熒光納米銀粒子（AgFNPs）尺寸分別為3.5 nm、5.5 nm、8.4 nm和11.2 nm，尺寸較小，單分散性好，具有明顯的熒光特性，光學穩(wěn)定性好；不同尺寸大小的AgFNPs，所表現(xiàn)出的光學性質不同，其紫外吸收波長隨著尺寸增大發(fā)生紅移：3.5nm的AgFNPs吸收峰為397nm，5,5nm的AgFNPs吸收峰為402nm，8.4nm的AgFNPs吸收峰為407nm，11.2nm的AgFNPs吸收峰為411nm；熒光強度也隨著尺寸的增加而增大：3.5nm的AgFNPs熒光強度為220a.u.，5.5nm的AgFNPs熒光強度為405a.u.，8.4nm的AgFNPs熒光強度為640a.u.，11.2nm的AgFNPs熒光強度為920a.u.；通過尺寸可控，實現(xiàn)其光學性質可控。所涉及的熒光納米銀粒子（AgFNPs）通過反相微乳法制備，在常溫常壓下可控合成了熒光納米銀粒子（AgFNPs），通過調控微乳體系中水相和油相AOT的摩爾比（ω）即可實現(xiàn)AgFNPs的尺寸可控，因此具有工藝簡單，反應溫度低，時間短，適合于生產(chǎn)研究等特點。