金纳米簇的合成及其荧光分析应用

作     者：高闯 

作者单位：延安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田锐

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：金纳米簇 荧光分析 铬离子 二价铁离子 溴离子 

摘      要：金纳米簇(AuNCs)是一种新型的无机纳米材料,其粒径一般小于2 nm,由于尺寸效应以及表面配体的影响使其具有很多特殊的性质,如光致发光、高催化活性。AuNCs的合成方法也多种多样,主要的合成方法有化学还原法、电化学合成、微波合成法、光还原法等。其中化学还原法由于其合成步骤简单、能耗小成为现在最常用的合成方法,由于金纳米簇尺寸小、表面活化能高,容易聚集,所以在合成过程中需要用到模板剂以增强其稳定性,常用的模板剂主要有聚合物、蛋白质、DNA、巯基小分子等。其中蛋白质模板由于其丰富的空间结构、良好的生物相容性受到广泛使用。聚合物模板含有极多的的功能性基团,其空腔的结构能阻隔AuNCs与外界环境的作用,使合成的AuNCs有良好的稳定性,也得到广大学者的青睐。本文采用化学还原法以牛血清蛋白(BSA)为模板合成了荧光性能优异的BSA-AuNCs;以聚乙烯亚胺(PEI)为模板,采用蚀刻法合成了荧光性能优异的PEI-AuNCs,分别用于金属离子的检测以及卤素离子(Br)的检测。主要工作如下:1.牛血清蛋白为模板的金纳米簇的合成及其对铬离子的检测应用本工作以BSA为模板,抗坏血酸为还原剂,采用化学还原法合成了尺寸均一、稳定性好的BSA-AuNCs,应用透射电镜(TEM)、荧光光谱和紫外可见光谱对合成的水溶性BSA-AuNCs进行了表征,结果表明合成的BSA-AuNCs分散均匀,尺寸均一,平均粒径约为1.5 nm,可发射强度大、发光稳定的红色荧光。基于铬离子(Cr(VI))对其荧光猝灭作用,以BSA-AuNCs为荧光探针建立一种检测Cr(VI)的荧光分析新方法,该方法选择性好,操作简单,可用于环境样品中Cr(VI)的检测。通过浸泡法将其固定在滤纸上制备得到BSA-AuNCs试纸,实现对Cr(VI)的直观、快速、目视检测。2.聚乙烯亚胺为模板的金纳米簇的合成及其对亚铁离子的检测本工作首先以PEI为模板,抗坏血酸为还原剂,合成金纳米粒子,然后采用刻蚀法,以过氧化氢为蚀刻剂,通过对金纳米粒子刻蚀得到发蓝色荧光PEI-AuNCs。基于亚铁离子(Fe)对PEI-AuNCs的荧光猝灭作用,建立了定量检测Fe的荧光分析方法,考察了实验条件对荧光测定的影响,对反应机理进行了初步讨论,在优化的实验条件下,PEI-AuNCs的猝灭程度与Fe的浓度在1.88×10～9.80×10 mol/L范围内成线性关系,检出限为1.84×10mol/L。3.聚乙烯亚胺为模板的金纳米簇的合成及其对溴离子的检测本工作首先以PEI为模板,抗坏血酸为还原剂,合成金纳米粒子,然后采用刻蚀法,以过氧化氢为蚀刻剂,通过对金纳米粒子刻蚀得到发蓝色荧光的PEI-AuNCs。基于溴离子(Br)对PEI-AuNCs的荧光猝灭作用,建立了定量检测Br的荧光分析方法,考察了实验条件对荧光测定的影响,对反应机理进行了初步讨论,PEI-AuNCs的荧光猝灭程度与Br浓度1.50×10～7.50×10 mol/L范围内呈线性关系,检出限为2.93×10mol/L。