金納米粒子及其復合材料的可控合成與結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、金納米粒子具有優(yōu)異的生物相容性以及獨特的光學、電學和催化特性，在生物醫(yī)學、傳感器、光電器件和催化等諸多領域具有廣闊的應用前景。金納米粒子液相合成中的形核、長大規(guī)律和機理，特定尺寸和形貌的可控合成原理和方法以及多功能修飾和組裝等是金納米粒子研究與應用的重點和熱點。
　　本論文采用改進的Brust法制備了性能穩(wěn)定的單分散Au11納米團簇和水溶性金納米晶，以納米粒子自組裝的方式制備了金納米粒子超晶格，研究了反應條件對納米粒子形核、長大以

2、及有序組裝的影響規(guī)律和機理。并以金納米粒子為基本組成單元，制備了多功能 NaYF4:Yb3+/Ho3+@SiO2/Au和Fe3O4/Au納米復合粒子，闡明了金納米粒子及其復合材料微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　以巰基丙酸為配體，采用Brust雙相法，通過控制Au3+與巰基丙酸的摩爾比值、還原劑添加速度以及反應溫度，合成出具有良好穩(wěn)定性的單分散Au11(SCH2CH2COO-)7(TOA+)7納米團簇。Au11納米團簇在355

3、nm光激發(fā)下產(chǎn)生藍色熒光，最大熒光發(fā)射峰在417 nm處，熒光量子效率高達8.6％。Au11納米團簇具有高熒光量子效率的主要原因為：團簇尺寸的高度單分散性避免了其他粒徑納米粒子的干擾，同時類樹枝狀(SCH2CH2COO-)(TOA+)作為穩(wěn)定配體阻止了溶劑的猝滅效應。以單分散Au11納米團簇為構(gòu)筑單元，通過自組裝制備出Au11納米團簇超晶格。超晶格也發(fā)射藍色熒光，但與稀溶液中Au11納米團簇的熒光發(fā)射峰相比，其熒光發(fā)射峰紅移了56 nm

4、。
　　系統(tǒng)研究了Brust單相法的合成條件及中間體的尺寸分布對金納米晶單分散性的影響規(guī)律和機理，發(fā)現(xiàn)Au0均一形核和均勻生長是獲得粒子尺寸單分散的必要條件。分別通過控制 Au1+中間體尺寸分布和反應攪拌速度實現(xiàn) Au0均一形核和均勻生長。在此基礎上，調(diào)節(jié)還原劑滴加速度制備出不同尺寸的單分散水溶性金納米晶。在0.2 mol/L的濃度下，尺寸為6.6 nm的金納米晶的X射線衰減值為1663 HU，明顯高于目前臨床使用的歐蘇造影劑X射

5、線衰減值（826 HU）。巰基丙酸作為穩(wěn)定配體的金納米晶具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，以干粉存放14個月，其性質(zhì)基本保持不變；分散于濃度為240 mmol/L的NaCl溶液中，依然保持良好的膠體穩(wěn)定性。
　　采用層層組裝方法制備了NaYF4:Yb3+/Ho3+@SiO2/Au納米復合粒子，納米粒子具有上轉(zhuǎn)換熒光性能、表面等離子共振效應和豐富的表面修飾途徑。金納米粒子的負載不改變 NaYF4:Yb3+/Ho3+納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機制，但降低了上

6、轉(zhuǎn)換熒光強度，主要原因為 NaYF4:Yb3+/Ho3+納米晶與Au納米粒子發(fā)生了能量共振轉(zhuǎn)移。
　　利用Au與巰基之間強的化學鍵合作用，設計并合成出結(jié)合牢固的Fe3O4/Au納米復合粒子。研究發(fā)現(xiàn)，隨金負載量增加，~521 nm處的紫外-可見光吸收峰明顯寬化和紅移，飽和磁化強度降低。Fe3O4/Au納米復合粒子在室溫下具有超順磁性和表面增強拉曼散射特性。用于水中的硝基苯檢測，靈敏、快捷且具有選擇性，檢測限為10-7 mol/L，