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金纳米颗粒和纳米团簇由于具备独特的原子和电子结构、优异的光、电和催化性能,在光学、电子学、磁学和生物医学等领域有广泛的应用前景,一直是材料科学领域的研究热点。尤其是金纳米团簇由于较小尺寸诱导特征量子限制效应,导致其出现分立的电子能级和类分子性质,从而产生一些不同于较大的纳米颗粒和块材的独特性质。通过不同的方法获得单分散性的金纳米团簇并对其原子个数进行精确控制、使用X射线晶体学方法对团簇的原子结构进行精确表征等研究大大促进了人们对金纳米团簇潜在的物理性质及结构性质间关系的理解。荧光金纳米团簇具有良好的发光、较大的Stokes位移、很好的生物兼容性等优良特征使得其成为一种传感和成像材料。在生物标记和成像、重金属识别等方面有很大的应用潜力。本论文结合原位X射线吸收精细结构(XAFS).紫外.可见吸收光谱 (UV-vis)和基质辅助激光解离质谱(MALDI-MS)、透射电镜(TEM)等实验方法针对金纳米颗粒和金纳米团簇的配体吸附、刻蚀形成过程以及荧光特性等开展了深入的研究,重点探讨了金纳米材料的动力学形成过程机制。本论文主要包含以下研究内容：1、硫醇(RSH)在金纳米晶表面的吸附动力学研究利用液相还原法制备了由少量三苯基膦(PPh3)覆盖的金纳米颗粒,并采用时间分辨XAFS技术研究了十二硫醇(C12SH)在金纳米晶体表面配体吸附的动态过程。原位XAFS结果显示,在初始很快时间内金纳米晶表面配体覆盖率从0快速增加到0.4,并伴随着明显的Au-Au键长的增加和金-硫醇间电荷的转移；接着配体覆盖率遵循Langmuir方程,以较慢的速率(吸附速率常数为0.0132min-1)增长为0.94。由此提出了十二硫醇在金纳米晶体表面的两步吸附过程：第一步,十二硫醇快速吸附在金纳米晶表面的顶点位和棱位。第二步,以较慢的速率吸附在金纳米晶表面的面位上。2、刻蚀法制备Au13团簇的生长动力学研究使用原位UV-vis、XAFS以及MALDI-MS相结合的技术探测了多分散的Aun混合团簇被HCI刻蚀转化为单分散的Au13(L3)4Cl4纳米团簇的反应过程。研究发现团簇的形成过程主要包含两个反应阶段。(1)初始的多分散性的Aun(15<n<65)团簇被HCI刻蚀为较小的,被1,3-双二苯基磷丙烷(L3)和Cl-配体保护的Au8.Au13亚稳中间体。(2)这些中间体通过结合溶液中的活性Au(I)-Cl进行二次生长过程,最终形成单分散性的Au13(L3)4Cl4团簇。由于二次生长,这种方法可获得高产率的单分散性终产物(65%),完全不同于传统的使用硫醇刻蚀导致大量Au原子以Au(Ⅰ)-SR形式被刻蚀回溶液而得到较低团簇产率的实验方法。3、荧光金纳米团簇的制备及对Fe2+的选择性探测利用刻蚀法制备出发光波长在683 nm处的荧光金纳米团簇(Au@DHLANCs.),质谱测得其分子组成为Au7(DHLA)2Cl2,利用MALDI-MS和XPS测试对组成和结构分析发现荧光金团簇的荧光来源主要是表面一价金的聚集诱导发光。该种金团簇在Fe2+的存在下出现较为显著的荧光猝灭现象,计算得出荧光Au@DHLA NCs对Fe2+的检测限为4.06μM,可成功应用于对Fe2+的选择性及敏感性探测。通过对Fe2+的浓度与荧光强度的关系研究,提出了Fe2+使金纳米团簇荧光猝灭的机理解释。4、荧光Au(D-硫醇的溶剂效应研究利用化学液相合成法制备出发光波长主要在620nm处的Au(Ⅰ)-SR化合物,组分表征显示产物组成为[Au15(SR)14-16]+。通过调节溶剂中甲苯和乙醇的百分比,发现溶剂的极性与发光强度之间存在一定的关系,即溶剂极性降低,发光强度增大。进一步分析发现u(Ⅰ)-SR化合物的荧光起源于弱极性溶剂下,双层超分子结构聚集诱导产生增强的分子间和分子内的Au(Ⅰ)…Au(Ⅰ)相互作用。