紫外辐照法制备多功能聚合物配体荧光金属纳米颗粒

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二十一世纪,金属纳米材料因其独特的物理化学性质而在电子学、催化、传感、光学、生物标记、分子识别、药物靶向治疗以及光电纳米器件等领域有着光明的应用前景,成为国内外学者研究开发的重点。随着尺寸的减小,金属纳米材料具有极高的表面能,伴随着量子尺寸效应,使其易团聚,稳定性差。选择合适的保护剂和稳定剂,有效控制晶体的各向异性生长是制备稳定的、小尺寸以及单分散纳米材料的关键。其中,紫外辐照法是一种新兴的绿色的具有良好发展前景的制备金属纳米材料的方法。紫外辐照法相比传统的制备金属纳米粒子的方法具有无污染、低毒、无需还原剂、应用前景广阔、操作简便安全,实验周期短等优势。多功能聚合物配体是一种稳定的能调控颗粒的尺寸、形貌、易改性、易进行配体交换以及低毒的稳定修饰剂。本文采用紫外辐照法,设计合成了油溶性和水溶性的多功能聚合物配体,研究和探讨了多功能聚合物配体分别在有机相和水相体系中制备高荧光量子效率的、尺寸可控以及近单分散的荧光金属纳米团簇。并利用透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱、X射线光电子能谱分析(XPS)、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等测试手段对其进行表征。本文主要包括以下内容:1.采用紫外光辐照法,在不加还原剂的情况下,一步法制备了水溶性荧光铜、银、金纳米团簇,避免了由于金属还原剂的加入使反应体系变得复杂并影响材料的性能;有效地解决了金属纳米粒子不稳定、易团聚的问题,从而制备出具有高量子效率荧光、小尺寸、近单分散的水溶性荧光铜、银、金纳米团簇,其荧光量子效率分别为2.2%,6.8%,5.3%,粒径分别为0.7±0.3nm,0.5±0.2nm,0.6±0.4nm。这是第一次采用紫外辐照法合成了水相荧光铜、金纳米团簇,并对其进行了透射电镜、飞行时间质谱、紫外等表征,探讨了聚合物配体与金属前体的摩尔比、紫外辐照时间、溶液pH值和金属离子等因素对金属纳米团簇荧光性能和尺寸的影响,为以后在生物医药、靶向治疗、分子识别、催化、光学以及电子学等领域的应用打下了基础。2.采用多功能油溶性聚合物作为配体,在有机相成功的制备出荧光金纳米颗粒并对其荧光性能进行调节,最高荧光量子效率达到20%,弥补了以往在有机相中制备金纳米颗粒粒径大和多分散性的缺点。从紫外辐照时间、聚合物配体的拓扑结构以及浓度等方面对制备得到的荧光金纳米团簇的荧光性能进行了探讨。另外,制备的高荧光效率的金纳米团簇将会在光电学上有广泛的应用前景。
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