金微米盘的SEM图片
贵金属金、银纳米材料因具有表面等离子体共振效应而备受研究者们的普遍关注. 该种特性被用于表面增强拉曼光谱研究、高灵敏性生物传感器以及光波导器件的构造. 近几年的研究发现, 金、银纳米材料的表面等离子共振效应与其形状密切相关. 因此,有关金、银纳米材料形貌(例如: 线、棒、带、盘和立方体等)的控制问题已经成为目前纳米科技领域的研究热点之一.Yu等人利用电化学还原方法, 可控制备出金纳米棒.Yang研究组通过光化学方法合成了具有特定长/宽比的金纳米棒.Murphy等人先制备了小的金纳米颗粒,然后以其为晶种, 通过选择不同的实验参数,调控晶种生长成不同尺寸和形状的金颗粒.与球形和棒状纳米金颗粒相比,有关盘状金纳米材料的研究起步相对较晚.Ibano等人用光还原法,以氯金酸(HuAuCl4·3H2O)为反应前驱体, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂, 制备了PVP包裹的金纳米盘.Sastry研究组用生物法制备了金纳米盘.Porel等人通过热处理含有氯金酸的聚乙烯醇膜,原位合成出金纳米盘. 汪尔康研究组用邻苯二胺作为还原剂, 将氯金酸还原为微米级单晶金盘. 该方法条件温和、合成效率高. 韩布兴研究组通过微波加热法, 在氟硼酸化(1-丁基-3-甲基-咪唑)的离子液中, 将氯金酸还原为纳米金片. 虽然大量的与盘状金纳米材料相关的制备方法不断涌现, 但是, 由于制备方法和条件的不同, 各种方法所制备金盘的结构以及形成机理可能存在明显的差异.
近年来, 利用多羟基醇还原金的前驱体盐来制备金纳米粒子的方法受到人们的青睐.多羟基醇(如:乙二醇、三缩四乙二醇等)通常具有较高的沸点, 它们不但可以较容易地溶解各种金的前驱体盐, 而且能够充分保证贵金属盐在特定的温度下被还原为金属.在此过程中,聚合物(如PVP)稳定剂的加入则起到调控贵金属纳米粒子的成核和生长的作用.Xia研究组用该法成功制备出银纳米立方盒子、纳米线以及纳米锥. 他们认为:不同形状银纳米晶的产生源于PVP与银纳米晶各种晶面相互作用的差异. 这种差异可以导致银的各向异性生长.Tsuji等利用微波聚醇还原方法制备了金纳米盘. 蔡伟平研究组则在闭空气和闭光条件下, 利用PVP/EG/氯金酸体系,制备出微米级具有单晶结构的金盘.
北京化工大学理学院江鹏等人报道了在200℃和自气压溶剂热条件下, 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,乙二醇(EG)为溶剂和还原剂, 通过还原氯金酸获得大量六边形或三角形微米级孪晶金盘. 利用扫描电子显微镜(SEM)观察到清晰的金盘孪晶界面. 透射电子显微镜(TEM)和相应的选区电子衍射(SAED)表征也提供了进一步的实验证据. 此外, X射线光电子能谱(XPS)实验证实,PVP分子吸附在这种金盘的表面. 这表明PVP分子对六边形或三角形金颗粒的形成和进一步演化起到了重要的作用. 基于上述实验和表征结果, 提出了一种金盘从纳米级到微米级的演化机理, 用于阐述不同形状金盘的可能生长过程.