贵金属纳米团簇的可控组装、分离及光学性能的研究
贵金属纳米簇(Cluster)作为新型功能纳米材料引起科学家的关注。良好的小尺寸效应使其自身发射荧光，且发光性质由尺寸和表面配体共同决定。其光学性质稳定、生物相容性好等优势让纳米簇在离子检测、光电催化、生物传感器等方面，尤其是生物医学领域具有光明的应用潜力。另一方面，基于纳米簇的组装，构筑成理想组装结构也表现出一些良好特性，拓宽其应用领域，成为一个研究热点。 在纳米颗粒尺度，金纳米颗粒组装后带来荧光增强、拉曼增强的优点，并且有限组装体中金颗粒的个数与拉曼强度之间的量化关系已被报道。纳米簇的有序组装也取得了部分进展，但对于如此小的构筑基元，其组装行为受多种因素限制比如:亲疏水作用、极性、弱相互作用力等，难以稳定获得有限组装结构。而基于这样的结构探究其光学性质与组装单元个数间的构效关系极具研究价值，但该方向的研究仍然是空白。 密度梯度离心作为新兴纳米分离手段，可以分离不同尺寸、形貌的样品，提高样品的单分散性。通过不断改进，在同一体系中引入反应层，分离可捕捉快速反应的中间态，使产物迅速脱离反应环境。本课题采用边组装边分离的方法获得不同组装程度的金纳米簇有限组装体，然后对组装体代表组分进行个数统计、光学性质测试等，通过数据分析发光强度与纳米簇个数间的量化关系，并深入理解其单光子、双光子发光机理。具体如下: 第一:合成三种典型的不同配体稳定的金纳米簇，并分析金纳米簇的形态、结构、价态、光学性质。选取有荧光的GSH-AuNCsMUA-AuNCs用最新的梯度离心法分离纯化。然后，分别通过两种途径:(1)加不同极性的溶剂;(2)加有连接作用的大分子，实现两种金纳米簇微米级别的有序组装。GSH-AuNCs得到的组装结构多分散，MUA-AuNCs组装后成功得到一维纳米线，二维纳米带，当乙二胺过量时得到三维的纳米球。借助荧光光谱分析组装前后光学性质的变化，发现组装体荧光有不同程度的增强，两种纳米簇都有AIE现象。 第二:在同一离心体系中引入DMP组装层，制备GSH-AuNCs的有限组装体(“cluster of clusters”)。通过对典型组分形态、尺寸、光学性质分析，发现组装体光学性质与组装体基元中金纳米簇个数有关。在600nm处，有限组装体中纳米簇个数与荧光强度呈指数函数关系，有典型的AIE现象，由于纳米簇单光子荧光源于表面配体的电荷转移态，随团聚程度增加，表面电荷转移过程中的非辐射跃迁形式受到限制。然而，有限组装体双光子荧光强度与纳米簇个数无关，在688nm处其发光强度相同，由于有限组装体双光子荧光源于纳米簇中金核的带内辐射跃迁，与团聚程度无关。
金纳米簇;组装工艺;梯度分离;光学性质
北京化工大学
硕士
化学
罗亮
2016
中文
TB383
82
2017-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）