金纳米粒子由于具有独特的物理和化学性质,已被广泛应用于催化、分子检测、生物成像等领域。其中大小为2-100 nm的金纳米颗粒具有表面等离子体共振效应,可用于表面增强拉曼(SERS)检测;大小在2 nm以下的金纳米簇具有荧光性质,可用于生物成像等领域。此外,金纳米颗粒还可用于电化学检测,但由于目前广泛应用的化学法制备出的金纳米颗粒容易掺有杂质,因而会对电化学检测产生一些干扰。为解决这一问题,我们采用γ射线辐照法制备金纳米颗粒并用于电化学检测,该方法是一种绿色清洁的实验方法,可在常温下直接与氯金酸溶液作用,无需添加剂,无副产物,过程简单且产物纯度高,而且所得金纳米颗粒的尺寸、形貌能通过控制γ射线的辐照剂量和改变氯金酸溶液浓度来进行调控。本论文利用简单的“一锅法”,以柠檬酸钠为还原剂和稳定剂制备了金纳米颗粒并进一步合成Au/Ge活性基底用于SERS检测;利用γ射线辐照法制备了金纳米颗粒并用于电化学检测多巴胺;利用“一锅法”,以牛血清蛋白为稳定剂和还原剂制备了荧光金纳米簇BSA-Au NCs并首次研究了 γ射线辐照对其荧光性质的影响,以及在生物成像方面的应用。具体内容如下:(1)制备了一种金纳米颗粒和锗片复合的基底(Au/Ge),并研究了其SERS性能。以柠檬酸钠为还原剂和稳定剂,采用“一锅法”制备出直径约20 nm的金种子;通过气-液界面自组装得到一层均匀且致密的金膜,然后将金膜置于锗片上放入马弗炉煅烧得到Au/Ge基底。分别以罗丹明6G、对巯基苯甲酸、苏丹I作为探针分子,干态法检测基底的SERS性能。结果显示,制备的Au/Ge基底可清晰持续检测到浓度为1×10-10M的三种探针分子,具有高灵敏性、高稳定性和良好重复性。同时,采用三维时域有限差分法(3D-FDTD)理论模拟基底的电场分布,显示在Au/Ge基底的两个金纳米颗粒间形成了热点,从而使该基底具备优良的SERS性能。(2)通过γ射线辐照法,绿色合成了均一且稳定的金纳米颗粒并进行电化学研究。以最佳辐照剂量为80 kGy的γ射线直接辐照氯金酸溶液,生成粒径50 nm左右的金纳米颗粒。以多巴胺为探针分子,将所得金纳米颗粒用于电化学检测并研究了其电化学行为。结果证实,金纳米颗粒修饰的玻碳电极展示了杰出的电化学性能,对多巴胺的检测具有高度的灵敏性,极佳的稳定性,以及良好的重复性并且检测限低至0.1 μM。(3)利用“一锅法”合成了一种牛血清蛋白稳定的红色荧光金纳米簇BSA-Au NCs(Ex=470nm,Em≈660 nm),并首次研究了 γ射线辐照对该金纳米簇溶液荧光性质的影响。由于γ射线辐照水溶液主要产生三种自由基,即强氧化性的羟基自由基(·OH)、强还原性的水合电子(eaq-)和氢自由基(·H),添加相应的自由基捕获剂辐照后观察荧光变化,可得知上述三种自由基分别对BSA-Au NCs荧光的影响。以O2为还原性自由基捕获剂,乙醇为氧化性自由基的捕获剂,结果表明,还原性自由基对荧光具有增强作用,氧化性自由基会导致荧光减弱,这对进一步阐述BSA-Au NCs的发光机理有重要启发。此外还进行了细胞毒性和生物成像实验,实验证明辐照前后的BSA-Au NCs溶液对细胞的毒性很弱,且加入乙醇辐照40kGy的样品具有更好的生物成像效果。综上,本文中所制备的金纳米颗粒具有良好的SERS性能和电化学催化性质。γ射线辐照荧光BSA-Au NCs溶液实验证明,辐照产生的还原性自由基有利于BSA-Au NCs溶液荧光的增强,而氧化性自由基则会导致荧光减弱;而且这种荧光BSA-Au NCs在生物成像领域有很好的应用前景。此外,γ射线辐照法作为一种可行的绿色又环保的制备方法,可广泛应用于材料的制备并且有很大的发展空间。