Au34(SR)19金属纳米簇及其制备方法

摘要

本发明提供Au34(SR)19金属纳米簇及其制备方法，先将氯金酸溶于水和甲苯中，搅拌一段时间，然后加入配体进行反应，反应一段时间后，加入硼氢化钠还原，得到精确原子个数的Au34(SR)19金纳米簇。该方法具有可行性，操作性简单。

权利要求

1.金纳米簇的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯金酸溶于H2O和甲苯中，得反应体系1；

(2)向反应体系1中加入TOAB，在20～30℃，搅拌20～30分钟，得反应体系2；

(3)向反应体系2中加入配体，在20～30℃，搅拌0.5～1小时，得反应体系3；

(4)向反应体系3中加入硼氢化钠，在20～30℃，反应8～9天，得产物；

(5)将所述产物旋干，离心，萃取，得Au34(SR)19纳米簇；

步骤(1)中，氯金酸、H2O和甲苯的摩尔比为1:(3～5):(6～10)；

步骤(2)中，TOAB的加入量，以摩尔比计，为氯金酸的2～3倍；

步骤(3)中，所述配体为硫醇配体；所述配体的加入量，以摩尔比计，为氯金酸的7～8倍；

步骤(4)中，所述硼氢化钠的加入量，以摩尔比计，为氯金酸的15～20倍。

2.根据权利要求1所述金纳米簇的制备方法，其特征在于，所述硫醇配体为苯乙硫醇或金刚烷硫醇。

3.权利要求1或2所述方法制备得到的Au34(SR)19纳米簇。

说明书

Au34(SR)19金属纳米簇及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属纳米簇技术领域，具体是Au34(SR)19金属纳米簇及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，金属纳米材料的制备越来越引起人们的广泛关注。金属纳米簇通常是指尺寸小于2nm的金属粒子且具有特定金原子个数和配体数目，一般是由金属和配体构成的核壳结构，金属作为核而配体作为壳层，并且可以通过控制尺寸、形貌、组成或官能团等因素来控制金属簇的物理化学性质。金属纳米簇在催化、传感、生物成像、药物传输和癌症治疗等方面都有很大的应用潜能，因此，制备含有具体原子个数和表面富含不同官能团的的金属纳米簇具有重要的意义。

[0003] 目前关于Aun(SR)m结构的纳米团簇的报道有很多，其主要合成方法有两种，分别为一锅法(J.Phys.Chem.Lett.2010,1,2903-2910)和配体交换法(J.Phys. Chem.Lett.2015,6,2976-2986)。在一锅法合成金纳米簇过程中，有很多因素影响产物的尺寸，例如温度、溶剂以及配体。精确结构的原子簇的合成需要精细的实验方案，在技术不完善的条件下，合成相对困难。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于探索制备金纳米簇过程中的溶剂效应，采用一锅法合成金纳米簇，不同溶剂会导致不同尺寸金纳米簇的生成，从而提供一种精确结构的金纳米簇。

[0005] 本发明的技术方案是，金纳米簇的制备方法，包括以下步骤：

[0006] (1)将氯金酸溶于H2O和甲苯中，得反应体系1；

[0007] (2)向反应体系1中加入TOAB，在20～30℃，搅拌20～30分钟，得反应体系2；

[0008] (3)向反应体系2中加入配体，在20～30℃，搅拌0.5～1小时，得反应体系3；

[0009] (4)向反应体系3中加入硼氢化钠，在20～30℃，反应8～9天，得产物；

[0010] (5)将所述产物旋干，离心，萃取，得Au34(SR)19纳米簇。

[0011] 作为优选的技术方案，步骤(1)中，氯金酸、H2O和甲苯的摩尔比为1:(3～5): (6～10)。

[0012] 作为优选的技术方案，步骤(2)中，TOAB的加入量，以摩尔比计，为氯金酸的2～3倍。

[0013] 作为优选的技术方案，步骤(3)中，所述配体为硫醇配体；所述配体的加入量，以摩尔比计，为氯金酸的7～8倍。

[0014] 作为优选的技术方案，所述硫醇配体包括苯乙硫醇、金刚烷硫醇等。

[0015] 作为优选的技术方案，步骤(4)中，所述硼氢化钠的加入量，以摩尔比计，为氯金酸的15～20倍。

[0016] 本发明还提供上述方法制备得到的Au34(SR)19纳米簇。

[0017] 本发明采用简单的一锅法制备原子个数、尺寸可控的Au34(SR)19纳米簇，操作简单，易于控制。

附图说明

[0018] 图1，实施例1中得到产物的紫外可见吸收光谱图；

[0019] 图2，对比例1中得到产物的紫外可见吸收光谱图。

具体实施方式

[0020] 以下结合实例对本发明做具体的说明

[0021] 为了制备高纯度的纳米簇，将溶于二氯甲烷产物旋干，离心，萃取，再旋干。

[0022] 实施例1 Au34(SR)19纳米簇的合成

[0023] 将40mg的HAuCl4溶于5mL H2O和10mL二氯甲烷中，加入与氯金酸比例为2:1的TOAB(四辛基溴化铵)，搅拌三十分钟后，加入与氯金酸比例为7:1硫醇配体在室温条件下搅拌三十分钟，然后将40mg硼氢化钠溶于1mL 4℃水中，加入上述溶液中还原，溶液慢慢变成棕色，表明Au23(SR)16纳米粒子生成。最后对金纳米簇提纯，将产物旋干，然后用甲醇洗涤3次，用丙酮提纯，最后用二氯甲烷萃取、旋干。

[0024] 反应过程中通过紫外可见吸收光谱表征产物的吸收峰，在390nm、410nm、 500nm、550nm、680nm、800nm六处有较强的吸收峰，证明生成了Au34(SR)19纳米簇。

[0025] 如图1，实施例1通过紫外可见分光计测得Au34(SR)19纳米簇的紫外可见吸收光谱。

[0026] 对比例1 Au23(SR)16纳米簇的合成

[0027] 将40mg的HAuCl4.4H2O溶于5mL H2O和10mL乙酸乙酯中，加入比例为3:1的TOAB，搅拌三十分钟后，加入7:1硫醇配体在室温条件下搅拌三十分钟，然后将40mg硼氢化钠溶于1mL 4℃水中，加入上述溶液中还原，溶液慢慢变成棕色，表明Au23(SR)16纳米粒子生成。反应过程中通过紫外可见吸收光谱表征产物的吸收峰，证明生成了Au23(SR)16纳米簇。最后对金纳米簇提纯，将产物旋干，然后用甲醇洗涤3次，用丙酮提纯，最后用二氯甲烷萃取、旋干。

[0028] 如图2，对比例1制备Au23(SR)16纳米簇的紫外可见吸收光谱。

[0029] 根据实施例与对比例比较可知，当有机溶剂是甲苯溶剂时，得到Au34(SR)19；当有机溶剂是乙酸乙酯时，得到Au23(SR)16纳米簇，本发明探索制备金纳米簇过程中的溶剂效应，主要用于在一锅法合成金纳米簇时，不同溶剂会导致不同尺寸金纳米簇的生成，仅通过改变有机溶剂，一锅法制备得到Au34(SR)19纳米簇，操作简单，易于控制。