以APTES为配体制备金纳米粒子

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金纳米粒子因其独特的物理化学性质,在表面增强拉曼散射(SERS)、催化、光热转换、生物标记等诸多领域具有广泛的应用前景。目前已发展了多种合成方法制备金纳米粒子,包括水相途径和油相途径。无论采用哪种方法,配体的选择都至关重要。本文以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为配体,通过调控APTES与氯金酸的摩尔比例、溶剂环境及APTES的预水解时间等变量,制备了一系列不同尺寸与形貌的金纳米粒子,并探究了其与氯金酸前体间的相互作用。在此基础上,进一步考察了所制备金纳米粒子的SERS、催化和光热转换等性能,具体研究结果如下:1.在乙醇溶液中,APTES主要以单体形式存在,与三价金离子(Au3+)发生配位后,不只降低Au3+的被还原能力,还会在金的高能晶面发生吸附,导致金纳米粒子沿(111)晶面优势生长,最终形成具有粗糙表面的金纳米粒子。因其表面具有APTES保护层,该方法制备的金纳米粒子具有良好的稳定性和模拟过氧化物酶活性,可作为比色和SERS双探针实现对半胱氨酸分子的检测。2.在水溶剂中,APTES发生自催化水解/缩合形成寡聚物。与单体相比,APTES寡聚物对于金的高能晶面具有更强的吸附能力,导致金纳米粒子沿(111)晶面产生更明显的优势生长,最终形成的纳米粒子呈现花状结构。这种金纳米花具有良好的SERS和催化活性,可利用SERS信号实现对氨基苯硫酚二聚催化反应的原位监测。3.在水溶液中,当APTES浓度较高,氯金酸浓度较低时,APTES在水中形成油滴,Au3+与油滴表面APTES作用,可以稳定油滴,形成油/水乳液囊泡。此时溶液p H较高,囊泡外层APTES发生自催化水解/缩合,导致Au3+交联的空心有机硅粒子的形成。该粒子在谷胱甘肽作用下可发生缓慢降解,实现对所负载药物分子的可控释放。在加热条件下,粒子中Au3+可发生还原形成金纳米粒子,因空心有机硅的负载作用,此时金纳米粒子可用于异相催化剂催化对硝基苯胺的还原反应,且多次循环使用。4.在水溶液中,当APTES浓度相对较低时,在Au3+的配位作用下APTES仍能形成较为稳定的油/水乳液囊泡。此时溶液p H较低,油滴表面APTES无法发生有效的水解/缩合形成有机硅粒子,但加入还原剂后,可得到具有良好SERS、催化及光热转换能力的空心金纳米花。
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