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由于纳米金粒子具有独特的结构、高度的表面活性、有趣的光学、电学、催化性质以及良好的生物相容性,在生物传感器、生物探针、医学影像等方面有着广泛的应用。目前,合成纳米金的方法主要以化学方法为主,存在一定的环境污染,绿色合成方法是重要的发展方向。生物还原氯金酸制备纳米金粒子是近期流行起来的合成方法。常用的生物还原试剂有蛋白、多肽和氨基酸等。
本文使用色氨酸和5-羟基色氨酸作还原剂,研究了反应物浓度、初始氯金酸溶液pH值、反应体系温度等条件对还原氯金酸过程的影响,合成出了球形的纳米金粒子、盘装纳米金粒子和肉球状纳米金粒子。主要研究内容如下:
1.选择色氨酸作为还原剂制备纳米金粒子,考察了反应物的浓度比、pH值等不同实验条件对金纳米粒子形成的影响。通过表征不同反应时间段产物的形貌,研究了色氨酸还原氯金酸的机理。研究结果表明:反应初始阶段,色氨酸还原氯金酸形成的小金核粒子为了降低自身的自由能,通过融合形成了较大的金块粒子。金块粒子通过继续不断融合小的金核粒子,以及相互之间的融合,最后形成金盘粒子;提高氯金酸与色氨酸的浓度比,有利于增大金盘产物的大小,但是会减少其数量。当浓度比为1:10的时候,难以观察到金盘产物的生成;高pH值的氯金酸溶液不适合形成金盘,得到的产物为球形纳米金粒子。
2.选择5-羟基色氨酸作为还原剂制备纳米金粒子,考察了反应物的摩尔浓度比、pH值、溶液中杂质等不同实验条件对金纳米粒子形成的影响,通过表征不同反应时间段产物的形貌,研究了5-羟基色氨酸还原氯金酸的机理。研究结果发现,不同比例反应物的摩尔浓度比,得到了肉球粒子和金盘粒子两种产物;前者形成的机理主要是溶液的生成速率起绝对作用,溶液中的氯离子和5-羟基色氨酸之间存在竞争吸附关系导致了肉球粒子的形成;后者形成的机理与色氨酸相似。溶液中的氯离子有助于金盘和肉球粒子的形成,提高溶液的pH值对肉球粒子和金盘的形成不利。当反应体系的温度提高到50℃时,对肉球粒子的形成无太大的影响;当温度提高到85℃时,不适合肉球粒子的形成;对于金盘而言,提高反应体系的温度不适合其形成。