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《南京大学》 2011年
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低价纳米结构的构筑和金基纳米粒子的应用

朱晓庆  
【摘要】:常见的纳米粒子为各向同性的球型,严重制约了组装体结构的多样性和功能的可调性,因此,不对称结构单元的开发对于纳米组装的研究具有重要的意义。我们的目标是利用表面可控成核-生长技术,合成低价纳米粒子簇,得到具有特定价数的“胶体分子”;通过卫星粒子的空间限制作用,图案化定域修饰纳米粒子,制备具有化学连结能力的低价纳米粒子,获得新型的纳米结构组装单元,通过精确的可控组装过程,获得低价纳米结构的组装体,制备出新型的功能纳米材料。在第二章,我们采用模块集成化的思路,重点开展了核壳型纳米结构Au@SiO2的制备、低价纳米粒子簇SiO2PS的制备、复合低价纳米粒子簇Au@SiO2PS的制备三个方面的工作,并以一价不对称复合纳米粒子簇(Janus结构)为研究对象,初步探讨了二氧化硅壳层的有控刻蚀。我们以不同大小的AuNPs为核,分别以硅酸钠和四乙氧基硅烷为前驱体,制备了壳层厚度为2-4 nm的Au@mSiO2和壳层厚度在10~40nm的Au@SiO2。采用乳液聚合的方法,在SiO2NPs的表面成核-生长了确定个数的PSNPs,获得了低价纳米粒子簇SiO2nPS,其价数n由SiO2NPs和PSNPs的相对尺寸来决定,其中价数n为1,4,6的产率较高。低价复合纳米粒子簇Au@SiO2PS的制备和SiO2PS的制备相似,我们制备了一些低价复合纳米粒子簇Au@SiO2PS,其中价数n为1,4,6的产率较高。以一价不对称复合纳米粒子簇Au@SiO21PS作为研究对象,采用氟化铵对二氧化硅壳层进行了有控刻蚀,存在均匀表而刻蚀与加速刻蚀两种机理,二氧化硅的形态演化较为复杂。当二氧化硅完全刻蚀后,我们制备了带有一个规整凹槽的PSNPs,其形貌可以通过二氧化硅的包埋程度加以调控,这一纳米结构具有一定的应用前景。 对于低价纳米结构构筑过程中获得的结构规整的纳米材料开展了一些性能、应用研究。重点探索了核壳型纳米粒子(Au@SiO2)的稳定性以及在激光解析/离子化飞行时间质谱(LDI-TOF-MS)领域的应用,金纳米探针制备和金属离子的检查。在第三章的第一节,我们尝试了核壳型纳米粒子Au@SiO2在LDI-TOF-MS领域的应用,以六甘醇为模型分子,详细研究了二氧化硅壳层厚度等条件对LDI-TOF-MS信号的影响,并在此基础上,成功分析了一些功能小分子、合成高分子以及生物大分子,此方法具有较好的普适性和较低的检测限。在第三章的第二节,我们成功地制备了两种水溶性的金纳米探针,可以实现水溶液中金属离子的方便、有效、高灵敏检测,并且详细探讨了离子响应的机理。金纳米探针1对Hg2+的检测具有优异的选择性,最低检测限可以达到400 nM。金纳米探针2,对于浓度为10-6M的Hg2+, Al3+, Cr3+有信号响应。对离子响应机理的研究发现,探针上修饰的分子可以与相应的金属离子发生配位作用,另外,在金纳米探针1对Hg2+的检测过程中,表面修饰分子出现了脱落。 本论文的创新点在于,在“胶体分子”概念的基础上,更为明确地提出了不对称纳米结构“价数”的概念(详细阐述见1.1.4),并成功制备了几种低价纳米结构,为纳米制造提供的坚实的实验与理论基础。探索、丰富了金基纳米粒子的应用,首次较为详尽地研究了核壳型纳米粒子Au@SiO2在LDI-TOF-MS领域的应用潜能,开发了两种用于金属离子检测的金纳米探针,发现了较为独特的响应机理。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.1

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