植物还原法制备金纳米颗粒(Gold nanoparticles,GNPs)具有反应条件温和,环境友好,所得产品毒性小等优点,已有数十种植物提取液被报道用于制备形貌、粒径各异的GNPs。然而,由于植物种类的多样性以及有效成分化学结构的复杂性,植物还原法制备纳米颗粒的研究还处于初步探索阶段。已有的研究基本以植物提取液为一个整体,通过分析还原前后红外谱图的差异或测定反应前后植物有效成分的变化,来鉴别植物有效成分/功能基团所起的作用。这些方法很难避免植物有效成分之间的相互干扰和影响。因此,本论文以植物质代表侧柏水提液(Cacumenplatycladileaves extract,CPLE)还原氯金酸制备GNPs的过程为研究对象,针对植物提取液中广泛存在的糖类、蛋白质、多酚类和黄酮类物质,研究植物提取液还原制备GNPs的作用机理,比较各有效成分的还原能力和保护能力,以及GNPs形貌和粒径的调控规律。首先,根据糖类物质和蛋白质中同类物质不同化合物分子基团的差异,全面系统地选择具有代表性的糖类化合物和蛋白质,研究其在制备GNPs过程中所发挥的作用。结果表明糖类物质还原能力最弱,各个功能基团对[AuC14]-的还原能力从强到弱依次为醛基、酮基、羟基。同时,糖类化合物/功能基团整体上与GNPs间的作用力不强。相比于糖类化合物,氨基酸还原制备GNPs的反应速率略快,还原能力略强。反应速率和还原能力因氨基酸功能基团的不同而不同,反应速率按照从快到慢的顺序依次为酸性氨基酸、中性氨基酸、碱性氨基酸;还原能力按照从强到弱的顺序首先为酪氨酸(酚羟基)和组氨酸(咪唑基),其次为苯丙氨酸(苯环)和苏氨酸(羟基),最弱的是谷氨酸(氨基和羧基)、甘氨酸(氨基和羧基)和精氨酸(胍基)。氨基酸的保护能力虽高于糖类物质,但也相对较弱。氨基、羧基可能倾向于定向包覆GNPs;酚羟基、苯环、胍基有利于纳米颗粒各向同性生长;咪唑基有利于GNPs各向异性生长。同时,在还原制备GNPs的过程中,大分子蛋白质的还原能力弱于小分子氨基酸和糖类化合物,但其保护性强,易获得单分散的,粒径小且均一的球形GNPs。其次,选择典型的多酚类和黄酮类化合物,考察各类化合物功能基团在制备GNPs过程中的还原性能和保护性能。研究发现多酚类化合物对[AuC14]-的还原能力最强,紫外-可见光谱(Ultraviolet-visible spectroscopy,UV-Vis)表征结果和密度泛函理论(Density functional theory,DFT)计算均表明,在还原制备GNPs的过程中,多酚类化合物中邻位酚羟基越多,还原能力越强,存在羧基可以增强给电子能力,提高还原能力。同时,多酚类化合物中的功能基团对GNPs保护能力最强,邻位酚羟基有利于纳米颗粒各向同性生长形成球形。动力学研究表明,多酚类化合物浓度越大,反应速率常数k越大,成核速率越快,Avrami指数n越小,纳米颗粒生长维度降低,GNPs各向同性生长趋势增加。另外,黄酮类化合物的还原能力和保护能力强于糖类物质和蛋白质,但弱于多酚类物质。最后,根据CPLE中主要生物组分的极性差异,利用快速柱色谱分离CPLE,得到的分离组分分别与氯金酸作用,考察CPLE还原制备GNPs过程中,植物有效成分与GNPs间的相互作用,不同形貌的GNPs形成机理,以及纳米颗粒形貌和粒径的调控规律。结果表明CPLE中的各有效成分对[AuC14]-的还原能力按照从强到弱的顺序为多酚、黄酮、糖,主要功能基团的还原能力按照从强到弱依次为邻位酚羟基、酚羟基、醛基、酮基、羟基。CPLE中不同的有效成分对GNPs具有不同的吸附能力和保护性能,多酚类物质吸附能力强于黄酮类物质,强于糖类物质,而就有效组分对GNPs的保护性能而言,糖类物质保护能力弱,多酚类物质易于各向同性保护,黄酮类物质倾向于定向包覆GNPs。同时,根据植物质有效成分还原制备GNPs过程中纳米颗粒的TEM图的演变推测出不同形貌颗粒的形成机理,酚羟基等功能基团易于各向同性地吸附在GNPs表面,形成球形颗粒;在成核速率较慢的情况下,酚羟基被氧化的产物羰基等功能基团可定向包覆在GNPs的{111}晶面,形成片状纳米颗粒;而当成核速率加快,羰基等功能基团来不及定向包覆在颗粒表面,使得GNPs各向异性生长,形成花状颗粒。