表面活性剂调控金纳米材料合成及组装

发布时间：2017-06-22 16:13

  本文关键词：表面活性剂调控金纳米材料合成及组装，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近二十年来,贵金属纳米材料是材料学研究的重点与热点,特别是金纳米材料。纳米尺度的金材料能够表现出与常规尺度状态不同的优异特性,这体现在光学、电学和磁学等方面的性质。此外,由于良好的生物相容性和化学稳定性,金纳米材料也是生物医学和生化检测领域近年来的一个热门研究体系。在过去的十几年中,在金纳米尺寸与晶体形貌可控合成和组装的研究方面取得了相当大的进展。在已发展的众多制备和组装方法中,以胶体化学方法制备金纳米晶体逐步受到人们的重视,而其中绝大部分涉及到了表面活性剂的使用。表面活性剂可作为包覆剂(Capping Agents)以精确控制金纳米晶体的成核及生长,也可与金粒子之间相互结合形成配合物。带有不同头基、不同长度疏水链、不同反离子及分子构型的多种表面活性剂,都应用于金纳米晶体的可控合成与组装。但同时,在这方面,仍有相当多的问题研究得不够深入,有待进一步解决。本论文从胶体化学的角度出发,研究表面活性剂参与调控的金纳米材料的生长与组装,主要内容分为三个部分：1、我们在阳离子表面活性剂[mpy-C10-mpy]Br2水溶液中,利用抗坏血酸还原氯金酸,通过引入阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),同时改变反应温度,制备了金纳米星状和金纳米树枝状结构。在对比实验中,通过改变反应温度实现了金纳米星状和金纳米树枝状的形貌之间的相互转换。由于存在静电作用,SDS的引入给金纳米结构形成过程和最终形态都带来了很大影响。最后,将得到的两类金纳米结构作为拉曼光谱基底,我们发现,对于罗丹明6G,两类结构均可产生较大的增强因子,长径比是影响增强因子的重要因素。2、我们研究了巯基功能化的离子液体(1-甲基-3-(2’-巯基乙酰基)溴化咪唑)(TFIL)诱导金纳米棒的白组装。我们发现金纳米棒可以通过两种不同的方式自组装：随着TFIL浓度的增加,纳米棒从头对头方式组装到肩并肩方式组装进行转变。紫外可见光谱中吸收峰位置的变动,表明组装方式的改变。我们认为TFIL的咪唑环分子之间的π-π堆积相互作用,在调节组装过程中扮演了重要的角色。量子化学的能量计算进一步证明了TFIL分子之间面面堆积是最稳定的几何构型,这也验证了我们提出的组装机理。3、我们利用一系列非离子表面活性剂(吐温-20,40,60)非常简便地合成了金纳米颗粒,并得到了一维自组装结构。这种组装过程,可以通过调节表面活性剂的结构来控制,我们研究了在这个过程中包覆剂分子结构的影响,并基于金纳米颗粒周围包覆剂配体的非均相分布,给出了一维组装结构的形成机理。我们进一步考察了混合包覆剂体系(吐温20/60和吐温20/Triton X-100)。结果表明由于混合体系中两种包覆剂所采用的保护方式不同,所以导致形成的是金纳米颗粒,而不是金纳米颗粒一维组装结构。此外,混合包覆体系的包覆形式的多样性,也导致了金纳米结构在盐水中表现出不同的稳定性。
【关键词】：表面活性剂 金纳米材料 合成 组装
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O614.123;TB383.1
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-39
• 1.1 金纳米材料12
• 1.2 金纳米材料的制备12-17
• 1.2.1 金纳米颗粒的合成13-15
• 1.2.2 棒状金纳米结构的合成15-16
• 1.2.3 其它形貌金纳米结构的合成16-17
• 1.3 典型金纳米结构的组装方法17-24
• 1.3.1 金纳米颗粒定向自组装17-20
• 1.3.2 金纳米棒定向自组装20-24
• 1.4 金纳米材料的应用前景24-26
• 1.4.1 基于金纳米材料的等离子吸收峰检测24-25
• 1.4.2 基于金纳米材料的荧光检测25
• 1.4.3 基于金纳米材料的电化学检测25
• 1.4.4 基于金纳米材料的表面增强拉曼光谱(SERS)检测25-26
• 1.5 本论文研究目的与设想26-27
• 参考文献27-39
• 第二章 星形和枝状金纳米结构的可控转换39-56
• 2.1 引言39-40
• 2.2 实验部分40-42
• 2.2.1 试剂40-41
• 2.2.2 Bola型吡咯类表面活性剂[mpy-C_(10)-mpy]Br_2的合成41
• 2.2.3 仪器41
• 2.2.4 金纳米结构的合成41
• 2.2.5 SERS测试41-42
• 2.3 结果与讨论42-50
• 2.4 结论50
• 参考文献50-56
• 第三章 π-π堆积相互作用诱导金纳米棒一维组装56-65
• 3.1 引言56-57
• 3.2 实验部分57-58
• 3.2.1 试剂57
• 3.2.2 金纳米棒的制备57
• 3.2.3 巯基离子液体的制备57-58
• 3.2.4 金纳米棒的自组装58
• 3.2.5 仪器58
• 3.3 结果与讨论58-62
• 3.4 结论62
• 参考文献62-65
• 第四章 通过改变包覆剂结构调控金纳米颗粒一维组装65-79
• 4.1 引言65-66
• 4.2 实验部分66-68
• 4.2.1 试剂66-67
• 4.2.2 金纳米结构的合成67
• 4.2.3 仪器67-68
• 4.3 结果与讨论68-74
• 4.3.1 单一包覆剂体系68-72
• 4.3.2 混合包覆剂体系72-74
• 4.4 结论74
• 参考文献74-79
• 论文的创新点与不足之处79-80
• 致谢80-81
• 攻读博士学位期间发表的论文81-82
• 附件82-99
• 学位论文评阅及答辩情况表99

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 舒鑫;DNA检测中新型纳米探针的制备及应用[D];南京大学;2012年

2 孙晶晶;基于生物体系的DNA杂交及相关事件检测体系的研究[D];南京大学;2013年

3 许东;金纳米棒的合成、加工及作为方向探针在单分子成像上的应用[D];湖南大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 焦莉;非聚集金纳米棒比色传感器的设计与应用[D];闽南师范大学;2013年

2 王玺梁;还原型碳点的应用研究[D];西南大学;2014年

3 王晓琨;基于纳米材料光学传感检测方法的设计与研究[D];曲阜师范大学;2014年

4 董阳君;功能化的金、银纳米粒子在金属离子比色分析中的研究与应用[D];上海师范大学;2014年

5 吴龙云;金纳米棒和金纳米十字的制备及其在食品检测中的应用[D];江南大学;2014年

6 史乐贤;吡啶—金属纳米颗粒体系的光谱学特性研究[D];首都师范大学;2014年

7 高楠;四环素免疫层析试纸条检测方法的研究[D];天津科技大学;2014年

8 高生;以金纳米溶胶作为电泳显示材料的探索[D];吉林大学;2015年

  本文关键词：表面活性剂调控金纳米材料合成及组装，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：472379