贵金属纳米粒子的制备与表面改性的研究

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贵金属纳米粒子由于具有独特的物理化学性质,而在催化、电子器件、信息存储、光学器件、生物传感、微区成像以及医药等方面具有巨大的应用潜力。近年来,各种形貌的贵金属纳米材料的制备已经取得了很大的进步,但如何进一步提高其分散性仍然需要深入的研究。此外在纳米材料的后续应用中,一般都需要对纳米粒子表面进行改性,即根据需要替换原来存在于表面的稳定剂或结构导向剂,但这方面的研究还没有引起人们的特别关注。本论文首先在制备出形貌及其大小可控的银立方、银笼、银三角片、金纳米棒等形貌纳米粒子(NPs)的基础上,以合成的2-二乙氨基乙硫醇(2-diethylaminoethanethiol, DEAET)为表面改性剂对纳米粒子的表面进行了改性,然后利用DEAET的调节作用,采用热组装的方法将不同形貌的贵金属纳米粒子组装到玻璃基体上,从而构建了表面等离子体(Localized Surface PlasmonResonance, LSPR)传感器。最后,对此传感器的生物传感性能进行了初步考察。本论文主要研究内容如下:第1章,阐述了贵金属纳米粒子的合成和表面改性研究进展,并对本论文的研究内容进行了介绍。第2章,采用溶液法制备了几种不同形貌的贵金属纳米粒子,并对其形貌进行了表征:采用乙二醇(EG)为溶剂和还原剂,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为结构导向剂和稳定剂的多元醇法,成功的制备出形貌、大小、分散性可控的银纳米立方;并以银纳米立方为基础,分别以HAuCl4和Fe(NO33做氧化剂制得金笼和银球;改进传统的种子法合成金纳米棒的方法,利用NaBH3一步还原法制得金纳米棒,并通过考察NaBH3、AgNO3、抗坏血酸(AA)等原料的量,以及滴加适量的Fe3+、H2O2等辅助剂实现了对金纳米棒纵径比的调控;最后,以苯胺为还原剂制备了银三角形纳米片。第3章,以2-二乙氨基乙硫醇为表面改性剂对合成的纳米材料进行了表面改性,并对其在玻璃基体上的组装性能进行了考察。研究结果表明,通过DEAET的改性,银纳米立方、金纳米棒和三角形Ag纳米片等皆可采用热组装的方法组装到玻璃基体上,通过对比发现,其中银纳米立方的组装膜的粒子间距和光学性质最易控制。第4章,以银纳米立方的二维组装膜为基础,首先在其表面采用经典的Stober方法包覆了一定厚度的SiOx;并将NTA/Ni2+体系的引入到LSPR传感器中;最后以生物素—链霉亲和素相互作用为探针考察了LSPR传感器的检测性能。研究结果表明,通过SiOx的包覆,一方面克服了NPs和外界环境直接接触造成的不稳定性,另一方面也有利于利用硅化学在传感器中引入NTA/Ni2+;生物素-链霉亲和素相互作用的LSPR传感检测的结果表明,所设计的传感器具有简单实用,可重复利用的特点。第5章:总结了本文主要研究成果和存在的不足,并就下一阶段需要开展的相关研究工作进行了展望。
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