金纳米棒合成及其影响因素的研究_精品文档.pdf

1、June 2011现代化工第 31 卷增刊(1)Modern Chemical Industry2011 年 6 月金纳米棒合成及其影响因素的研究徐少俊，陈强，陈志龙(东华大学生物科学与技术研究所，上海 201620)摘要:利用种子生长法，通过改变体系中表面活性剂的比例或者硝酸银的量或者金种子的量，可制备出不同长径比(AspectRatio，AR)的金纳米棒。结果表明，通过改变表面活性剂的比例可以更好地制备出多种长径比的金纳米棒。关键词:金纳米棒;种子生长法;表面活性剂;硝酸银;种子中图分类号:TB381;TQ0504文献标识码:A文章编号:0253 4320(2011)S1 0160 04G

2、old nanorods:preparation and influencing factors on its synthesisXU Shao-jun，CHEN Qiang，CHEN Zhi-long(Institute of Biological Sciences and Biotechnology of Donghua University，Shanghai 201620，China)Abstract:Different aspect ratios gold nanorods can be prepared with the seed-mediated growth method by

3、changingthe ratio of surfactants or the amount of AgNO3or the amount of gold seeds in the system The result shows that throughchanging the ratio of surfactants many aspect ratioes gold nanorod can be better preparedKey words:gold nanorods;seed-mediated growth method;surfactant;AgNO3;gold seeds收稿日期:2

4、010 12 01基金项目:卫生部科技重大专项“十一五”计划之子课题(2008ZX10004 002);教育部中央高校基本科研业务费专项资金(10D10515);上海市科委科研计划项目课题(09391911500)作者简介:徐少俊(1986 )，男，硕士生，研究方向为有机合成，021 67792746，shaojunxu19860809 gmail com;陈志龙(1967 )，男，教授，研究方向为有机合成，通讯联系人，021 67792743，zlchen1967 yahoo com。金纳米棒具有横向和纵向表面等离子共振(Longitudinal Surface Plasmon Resona

5、nce，LSPR)峰1。其独特的物理化学性质及光学性质，在生物和医学领域被广泛应用2 6。金纳米棒有多种合成方法，其中以晶种生长法7 10 最为常用。笔者基于种子生长法的原理，即在生长液中加入一定量球形的种子溶液，在表面活性剂、硝酸银和弱还原剂抗坏血酸的作用下，金离子慢慢被还原并以种子溶液里的晶种为核心定向生长为一定长径比的金纳米棒。通过改变体系中表面活性剂的比例，或者加入不同量的硝酸银或种子来研究它们对金纳米棒生成的影响。1实验部分1.1主要试剂与仪器试剂:氯金酸(HAuCl4)、抗坏血酸、硼氢化钠(NaBH4)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、硝酸银(AgNO3)购于国药集团上海化学试剂

6、有限公司;十二烷基二甲基苄基氯化铵(BDAC)购于 TCI;Tris HCl、NaCl 购于上海生物工程有限公司;18.2 M 的水用于整个实验。仪器:DK324 型电热恒温水浴锅(上海森信实验仪器有限公司);QL86 Vortex Shaker(海门其林贝尔仪器制造有限公司);Lambda 25 UV/Vis spec-trometer(PERKINELMER 公司)，波长设置在 400 1 000 nm。1.2实验方法种子溶液的制备:在 5 mL 0.2 mol/L CTAB 溶液中加入 0.25 mL 0.01 mol/L HAuCl4和 4.75 mL去离子水(18.2 M)，配成混合

7、液。向混合液中加入0.6 mL 0.01 mol/L 冰浴 NaBH4，剧烈混匀2 min，此时溶液呈棕色，然后在 27放置 3 6 h。生长溶液的制备分 3 种情况以研究不同因素对金纳米棒合成的影响:(1)5 mL 0.2 mol/L CTAB 与不同量(0.0、0.5、1.0、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0 mL)的 0.2 mol/L BDAC混合均匀，配成等体积的双表面活性剂溶液，然后加入 0.5 mL 0.01 mol/L HAuCl4，混匀后加入0.08 mL0.01 mol/L AgNO3，配成混合液。反复颠倒试管，温和搅拌，溶液呈黄色。向上述混合液中加入 0.065mL

8、 0.1 mol/L 抗坏血酸，颠倒试管至溶液为无色，最后加入 12 L 种子溶液，混匀数秒，27 反应过夜。(2)5 mL 0.2 mol/L CTAB 溶液中加入 0.5 mL0.01 mol/L HAuCl4，混匀后加入不等量(80、120、160、200、240、280 L)的0.01 mol/L AgNO3，配成混合液。反复颠倒试管，温和搅拌，溶液呈黄色。向上述混合液中加入 0.065 mL 0.1 mol/L 抗坏血酸，0612011 年 6 月徐少俊等:金纳米棒合成及其影响因素的研究颠倒试管至溶液为无色，最后加入 12 L 种子溶液，混匀数秒，27反应过夜。(3)5 mL 0.2

9、 mol/L CTAB 中加入 0.5 mL 0.01mol/L HAuCl4，混匀后加入 0.08 mL 0.01 mol/LAgNO3，配成混合液。反复颠倒试管，温和搅拌，溶液呈黄色。向上述混合液中加入 0.065 mL 0.1mol/L 抗坏血酸，颠倒试管至溶液为无色，最后加入不等量(12、24、36、48、60 L)的种子溶液，混匀数秒，27反应过夜。2结果与讨论2.1表面活性剂对金纳米棒合成的影响利用晶种生长法，可快速大量地制备金纳米棒。用双表面活性剂制备金纳米棒的生长过程可以分为一个快速生长过程和一个慢速生长过程，前者在数十分钟内即可完成，变化快而剧烈，后者需要几个小时乃至十几个小

10、时的温浴。生长溶液中加入种子液后，刚开始数十分钟之内溶液的颜色变化几乎一致，几乎都呈蓝紫色，但由于加入的 BDAC 量的不同，随着时间的增加，BDAC 量多的溶液颜色就会越变越深，由蓝色到紫色再到紫红色再到深红色 等。BDAC 用量越多，变化更加缓慢，金纳米棒溶液颜色越深。图 1 表示在不同量 BDAC 下，金纳米棒的UVvis 光谱，随着 BDAC 用量增加，金纳米棒的横向峰位置基本不发生变化，位于 520 nm 处，而纵向峰出现位置越来越大，表明金纳米棒的长径比越来越高。BDAC/CTAB 体积比例分别为:(a)0;(b)1/10;(c)1/5;(d)2/5;(e)1/2;(f)3/5;(

11、g)4/5;(h)1/1图 1金纳米棒 UVvis 光谱特征图 2 表示在不同 BDAC/CTAB 比例下，金纳米棒纵向表面等离子共振峰位置变化和位移图。当BDAC/CTAB 为0 时，金纳米棒 LSPR 峰位于650 nm处，LSPR 峰位移为 0 nm，BDAC/CTAB 为 1 时，金纳米棒 LSPR 峰位于 1 000 nm 处，LSPR 峰位移为 350nm。可见，在一定浓度范围的双表面活性剂体系中，随着 BDAC/CTAB 比值的增大，金纳米棒的LSPR 峰位置越来越向近红外区移动，长径比越来越大，LSPR 峰位移也越来越大，与 BDAC/CTAB 的比值成正比。因此，在一定比例的

12、双表面活性剂体系中，金纳米棒 LSPR 峰的位置及其位移变化成线性关系櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆。(上接第 159 页)3结语(1)在中空纤维膜接触器中用 D2EHPA/煤油/HCl 形成的微乳液体系能有效萃取 NiCl2水溶液中的微量 Ni2+。增大微乳液中载体 D2EHPA 浓度和料液 pH 都能提高 Ni2+的萃取率和过程的总质系数。水液中 NiCl2浓度增大，达到较高的萃取率需要较长的时间。(2)相流速增加都能提高 Ni2+的萃取率和过程的总质系数，但料液流速的增加对过程的影响更显著，表明过程的传质阻力主要在水溶液相。

13、参考文献 1蒋柏泉，杨苏平，胡淑芬，等 乳化液膜法处理含镍废水J 南昌大学学报，2009，31(4):330 333 2裴亮，姚秉华一，付兴隆，等 乳化液膜(ELM)技术在水处理中的研究新进展 J 膜科学与技术，2009，29(4):106 111 3龚福忠，马培华，刘力恒，等 微乳液体系(OP7+OP4)/苯甲醇/D2EHPA/煤油/盐酸的增溶性能及其对钕的膜萃取J 高校化学工程学报，2007，21(3):375 380 4Mansur M B，Slater M J，Biscaia Jr E C Kinetic analysis of the re-active liquid-liquid

14、test system ZnSO4/D2EHPA/n-heptaneJ Hydrometallurgy，2002，(63):107 116 5Teresa M，Reis A，Carvalho J M R Modelling of zinc extraction fromsulphate solutions with bis(2-ethylhexyl)thiophosphoric acid byemulsion liquid membranesJ J Membrane Sci，2004，(237):97 107 6梅敏雅，张浩哲，金一中 乳化液膜法处理模拟甲苯废气实验研究 J 浙江大学学报，20

15、10，37(5):551 555 7戴猷元，王秀丽，汪家鼎 膜萃取过程的传质特性J 高校化学工程学报，1991，2(5):87 93 8许培援，刘大勇，戚俊清，等 乳状液膜分离技术的研究进展 J 郑州轻工业学院学报:自然科学版，2004，19(2):11 14 9张卫东，李爱民，任钟旗 中空纤维更新液膜传质性能的研究 J 高校化学工程学报，2006，20(5):843 846 10张卫东，李爱民，李雪梅，等 液膜技术原理及中空纤维更新液膜 J 现代化工，2005，(4):66 68 11张欣 R2PO4HSpan80煤油乳化液膜体系萃取 Ni2+的研究 J 哈尔滨师范大学:自然科学学报，200

16、6，22(4):79 81 161现代化工第 31 卷增刊(1)1LSPR 峰位置;2LSPR 峰位移图 2不同 BDAC/CTAB 比例下，金纳米棒LSPR 峰位置及 LSPR 峰位移的变化2.2硝酸银对金纳米棒合成的影响金纳米棒的生长过程中，生长溶液的颜色随着时间而变化，银离子用量越多，颜色变化更缓慢，溶液更显深蓝色，表明了银离子用量越多，金纳米棒具有更大的长径比。图 3 表明了不同的银离子浓度的溶液制备的金纳米棒以及它们的 UVvis 光谱。0.01 mol/L AgNO3:180 L;2120 L;3160 L;4200 L;5240 L;6280 L图3不同量硝酸银下，金纳米棒的 UVvis 光谱金纳米棒的 UVvis 出现2 个吸收峰，这是纳米棒的光谱特征。520 nm 吸收峰属于横向等离子共振峰，700 850 nm 的吸收峰属于纵向等离子共振峰。在 80 240 L AgNO3溶液区间内，Ag+用量增加，金纳米棒的 LSPR 峰波长增加，说明金纳米棒的长径比也在增大，但当加入 280 L AgNO3溶液时，金纳米棒的 LSPR 峰的波长减小，说明金纳米棒的长径比变小。因