合成，表征和混合金/硫化镉和Au / ZnS核/壳纳米颗粒功能化

该程序的总体目标是制备用宽带隙半导体外壳包覆的金纳米颗粒。外壳材料可以是硫化镉或硫化锌，厚度应该是可调的。该技术通过使用四步阳离子交换技术形成壳层，克服了核和壳层之间的大晶格不匹配。

该技术的主要优点是能够产生高度单分散的金核壳纳米颗粒，并且能够很好地控制壳层厚度。用这种技术生产的纳米粒子可以用作等离子体元件，与光电系统中的吸收体耦合，因为宽带隙壳可以精确调整相互作用距离。以这种方式调整相互作用使我们能够限制损耗并最大限度地提高吸收或发射增益，并深入了解激子等离激元耦合在一系列应用中的潜力。

为了开始合成金纳米颗粒，在手套箱中称量先前用王水清洁的小瓶中的金盐，然后在容量瓶中用 100 毫升水稀释。然后加入 3.2 克固体十六烷基三甲基氯化铵 （CTAC），并在 25 毫升水中加热至约 60 摄氏度以溶解。将混合物冷却至室温，并在容量瓶中用水稀释至 50 mL，以制备 0.2 mol CTAC 溶液。

圆底沸腾瓶中混合 20 毫升 1 毫摩尔金溶液和 20 毫升 0.2 摩尔 CTAC 溶液。在设置为 60 摄氏度的油浴中混合 10 分钟。接下来，将 1.7 毫克固体硼烷叔丁胺加入金 CTAC 溶液中，让混合物搅拌 30 分钟。

溶液应变为深红色。所得溶液的金颗粒浓度约为 5 微摩尔，一次可储存数月或立即用于下一阶段的反应。然后，将银溶液滴加到金和抗坏血酸溶液中，让反应搅拌 2 小时。

在 70 摄氏度的油浴中，将 10 毫升储备金纳米颗粒与抗坏血酸混合，制成 20 毫摩尔的溶液。接下来，在 5 毫升水中制备 4.0 毫摩尔硝酸银溶液。反应会变成浅橙色到深橙色，具体取决于反应过程中的壳厚度。

纳米颗粒以 21， 130 g 离心 10 分钟，然后重新分散到清水中。从沉淀的纳米颗粒中倒出上清液，以帮助去除可能已经形成的裸金纳米颗粒或银纳米颗粒。以 200 比 1 的摩尔比称量元素硫与实验前一阶段使用的银。

取 10 毫升金银核壳颗粒和一个 5 纳米壳，加入 10 毫升甲苯中，溶解 1.5 毫升油酸和 3 毫升油胺。溶解后，溶液应为浅黄色。残留的水会破坏纳米颗粒和游离表面活性分子的溶解度，可能导致金 naon 颗粒不可逆地聚集。

为确保在下一个纯化步骤中去除水分，通过蒸馏法以 21， 130 gs 浓缩银胶体 10 分钟。将银胶体分散在一毫升水中。这有助于提高形成银壳时从水层到有机层的提取效率。

在搅拌下将胶体滴加到硫溶液中 1 小时。随着硫化完成，溶液会变成深蓝色（较薄的壳）和较厚的壳（较厚的壳）变为紫色。离心前加入相同体积的 70% 乙醇。

胶体溶液以 4， 000 gs 离心 10 分钟，反应搅拌 2 小时后，以去除溶液中的水和未反应的硫。过量的油胺或油酸可能会从溶液中脱落，在此步骤后可以通过从白色固体中倾析溶液来去除。如有必要，通过在浴式超声仪中超声处理 30 秒至 1 分钟来重新分散纳米颗粒，以便分散到甲苯中。

金属硝酸盐溶解在一毫升甲醇中，制成 0.2 摩尔的硝酸镉或硝酸锌溶液，制成金属前驱体。将金属溶液与硫化银壳 naon颗粒以 1：1 的摩尔比与银混合。在氮气气氛下，将镉壳加热至 50 摄氏度，将锌壳加热至 65 摄氏度。

接下来，以 500：1 的摩尔比向金属前驱体添加三丁基膦。以 21， 130 gs 离心 10 分钟进行纯化，以去除可能形成的任何分离的硫化镉或硫化锌纳米颗粒。将沉淀的纳米颗粒分散到干净的非极性溶剂中，例如己烷、甲苯或氯仿。

这里显示的是透射电子显微镜，或用 CTAC 作为表面活性剂合成的金纳米颗粒的 TEM 图像。纳米颗粒是单晶，直径为 16 纳米，标准差为 0.4 纳米。银壳的厚度可以通过紫外可见吸收光谱来监测。

在这个图中，银的厚度从黑色增加到浅蓝色。随着银壳厚度的增加，金纳米粒子的表面等离子体会转移到更高的能量。此处显示了具有银壳的金纳米颗粒的 TEM 图像。

银生长在金芯上，为后续的半导体外壳提供模板。外壳的半径范围为 3 到 7 纳米。下一步，银涂层纳米颗粒用硫处理，形成硫化银外壳。

由此产生的贝壳往往比以前的银贝壳略大，但分布均匀。最后，在这个例子中，镉或锌可用于替代银离子并产生硫化镉或硫化锌的半导体外壳。所得壳层是单晶，其半径对应于第一个涂层步骤中的银半径。

一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在 7 到 8 小时内完成。在尝试此过程时，请务必在使用前用 Aqua Regia 正确清洁所有玻璃器皿。观看视频后，您应该能够用硫化镉或硫化锌包覆水性金纳米颗粒。

金纳米颗粒涂有银，银转化为硫化银。最后，银与镉或锌交换。