一维金纳米材料的研究进展:Ⅰ.金纳米棒(丝)的光学性质和潜在应用

目前在金科学技术的诸多方面,各向异性的金纳米粒子,尤其是一维金纳米结构材料成为科学界关注的焦点,因为这些材料具有比球形金粒子更为奇异的光学和电学性质.这些性质导致它们在光电子器件和生物医学等领域中巨大的应用潜力是能够预见的.为此,作者介绍了关于一维金纳米结构材料的光学性质、合成和组装最近的研究进展,其中包括金纳米棒和金粒子/碳纳米管复合物.本综述分两部分,第一部分着重介绍金纳米棒的光学性质和潜在应用;金纳米棒和金纳米粒子/碳纳米管复合材料的合成和组装研究将在第二部分评述.     

一维金纳米材料的研究进展:Ⅱ.金纳米棒(丝)和金纳米粒子/碳纳米管复合材料的合成和组装

金纳米棒的光学性质和潜在应用在第一部分已经做了介绍,本部分将对金纳米棒和金纳米粒子/碳纳米管复合材料的合成和组装研究进行综述,包括:金纳米棒(或丝)的各种合成方法;棒的形状转化;自组装纳米结构和金纳米粒子/碳纳米管复合物的研究.     

假冠醚结构稳定的金纳米粒子在MWNTs表面的自组装

叙述了一个有效的由聚乙二醇形成假冠醚结构稳定的金纳米粒子在多壁碳纳米管(MWNTs)表面自组装研究。MWNTs在H2SO4-HNO3溶液中经氧化修饰上羧基和羟基之后,以光化学合成和晶种媒介生长法制备的胶体金纳米粒子被直接附着在其表面上。通过对Au/MWNTs复合物的TEM表征,研究了金纳米粒子尺寸对MWNTs表面自组装的影响;同时探讨了金纳米粒子对MWNTs表面自组装的驱动力。     

一维金纳米线的自组装研究

以管径为20～40nm的多壁碳纳米管为模板,在经巯基修饰的碳纳米管表面定向沉积一薄层纳米金微粒,从而制得了一维金纳米线,并对纳米金线的自组装原理进行了研究.同时用XPS和TEM对所获得的碳基金纳米复合线的化学组成及微观结构进行了分析和表征.实验表明,纳米金微粒可在接枝巯基的碳纳米管表面自组装形成结构较好的纳米线.     

金纳米粒子的组装及光谱特征

通过对玻璃基底的硅烷基化,金纳米粒子被组装到玻璃基底上,SEM表明金纳米粒子在玻璃基底上形成二维的亚单层组装结构.同时又利用聚苯乙烯模板对金纳米粒子进行图案化组装,在玻璃基底上形成"面包圈"结构.     

自组装制备准一维金纳米复合导线

为了获得性能优异的微电子材料,通过化学镀和自组装制备了平均直径小于50 nm的准一维金纳米复合导线.通过实验证实了金纳米线的形成机制,即纳米金复合导线是纳米金微粒在巯基化的碳纳米管表面通过自组装而形成的.碳纳米管分别依次与浓硝酸和浓硫酸的混酸(1:4)、LiAlH4、PBr3和NaHS反应,可得到活性基团巯基修饰的碳纳米管.分别用XPS、TEM、XRD等对实验结果进行了表征.     

纳米金的应用

纳米金除了具有纳米材料的一般性质外,还具有良好的光学特性、生物相容性及催化活性等独特的物理、化学性质。纳米金这些特殊的性质,使其在化学、生物、医药、食品等领域具有广泛的应用。综述了纳米金在食品检测领域、生物医药领域的应用,并对其未来发展进行了展望。     

在生物相容性溶液体系中金纳米链的合成及其光谱性质

在生物相容性的葡萄糖-柠檬酸盐溶液体系中,研究了Au(III)离子的化学还原和金纳米粒子的各向异性生长;借助VIS/NIR光谱和透射电子显微镜的表征以及梯度离心分离技术,获得了具有多重孪晶、形状类似于马铃薯的链状金纳米粒子结构,其溶液具有2个表面等离子体共振吸收峰,分别呈现在光谱曲线较短和较长波长方向;研究了在含有球形和椭圆形金纳米粒子的溶液中由NaOH诱导所产生的自组装行为,获得了具有类似于金纳米棒光谱性质的金纳米链,其纵向共振吸收光谱峰位于大约800 nm波长处。简要讨论了在溶液体系中链状金纳米结构的形成和纳米粒子的自组装机理。     

压电驱动脉动混合可控合成金纳米粒子

在用柠檬酸钠作还原剂还原氯金酸的基础上,提出了一种压电驱动式脉动微混合可控合成金纳米粒子的制备方法。分析了金纳米粒子的合成机理及脉动微混合的工作原理。针对不同的浓度比(Na_3C_6H_5O_7:HAuCl_4)和脉动混合频率设计并开展了相关金纳米粒子可控合成试验,利用紫外可见分光光度计和透射电子显微镜对所得样品的光学特性、粒子粒径、粒子偏差及单分散性进行了表征,分析了浓度比和频率对试验结果的影响。结果表明:利用压电驱动式脉动微混合法,通过控制两相制剂的浓度比和脉动混合频率,一定程度上可以实现金纳米粒子的可控合成。     

棒状金纳米粒子的制备及其光谱特性

以银离子为辅助粒子,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,抗坏血酸为弱还原剂,利用晶种法制备棒状金纳米粒子,着重研究晶种用量与氯金酸量的比例对棒状纳米粒子形状和产率的影响。利用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）仪对纳米粒子的形貌及晶体结构进行分析,利用紫外可见光谱（UV-Vis）对产物进行光谱表征。结果表明,纳米棒为面心立方结构,其UV-Vis出现位于530 nm处的短波吸收和970~980 nm的长波吸收,随着晶种与氯金酸用量比例的增加,纳米棒的长径比出现先增大后减小的趋势,并最终形成球形颗粒。最后探讨晶种用量影响金纳米棒生长的机制。     

基于金-银合金材料的波导耦合金属光子晶体传感特性研究

改进Brust法,我们合成了1-己硫醇修饰的原子组成为Ag_0.66Au_0.33的合金纳米颗粒。以该合金纳米颗粒为构建单元我们采用溶液法成功组装了波导耦合一维合金光子晶体结构。利用该结构搭建的生物传感器的灵敏度是相同条件下纯金结构的2.5倍。金-银合金纳米颗粒组装的波导耦合金属光子晶体传感器以其低成本的制备工艺和简单的测试光路表现出潜在的应用前景。     

金纳米粒子在云母表面组装行为的研究

在超声场作用下,以氯金酸为前驱物,经柠檬酸钠和单宁酸还原,在云母基底上组装分散均匀的金纳米粒子单层膜。利用扫描探针显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射等技术对制备的金胶体进行表征。结果表明：超声场分布和超声功率对金纳米粒子形貌影响较大,驻波场下制备的金粒子为纺锤形,而且随超声波功率的增大,纺锤形金粒子的平均长径比减小;而在扩散场中得到单分散的球形金纳米颗粒,XRD和SEM测试表明金的平均晶粒尺寸为25 nm。金纳米粒子在处理前后的云母表面均能组装成膜,但在处理后的云母表面覆盖度更大     

纳米技术中的金元素

简要介绍了金化学中的相对论的效应和由此而导致的金的异常物理化学特性，从应用的角度出发，对金的纳米技术中的地位，包括纳米电子学、纳米粒子的催化和在生物医学中的作用进行了评价。同时概括叙述了金纳米粒子的制备方法和作者的某些光化学制备研究，从中可以期望对金纳米技术的发展有所启示。     

金纳米微粒的制备和表征及其在生化分析中的应用

综述了金纳米粒子的化学和物理制备方法，介绍了金纳米粒子的表征技术，以及金纳米微粒在生化免疫分析中的应用，引用文献102篇。     

芦荟叶提取物绿色制备单分散纳米金及其性能研究

本文以芦荟叶提取液为还原剂和稳定剂,成功地制备了小粒径、球状的金纳米粒子。在这种方法中,简单的芦荟叶提取液和金源混合,没有使用有毒试剂,因此该方法是一种生态友好的合成纳米金的方法。混合溶液的颜色从浅黄色变到紫色,表明生成了纳米金粒子。采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、激光粒径分析仪(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)等方法对合成的纳米金粒子进行了表征和性能测试。紫外-可见光谱的吸收峰再次表明金纳米颗粒的形成。XRD分析表明所生成的纳米我金具有高度结晶性。TEM和SEM表明纳米金颗粒呈球形,粒径分布在20 nm到60 nm之间。FT-IR证实了金纳米粒子提取物所保护,使其不发生团聚和氧化。论文研究了反应温度、氯金酸溶液和提取物的用量对纳米金粒径的影响。结果表明,这些参数在金纳米粒子的合成中起着重要的作用。     

晶种法制备单分散的金纳米粒子及光学性能研究

加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)做稳定化试剂,用硼氢化钾还原氯金酸,结合晶种生长法制备了单分散性、粒径小的胶体金。通过晶种生长法,在反应中加入PVP试剂,用抗坏血酸做还原剂,制备了单分散的金纳米棒。结果表明,PVP试剂对金纳米粒子的形貌有重要的影响;加入PVP试剂得到的金纳米粒子(胶体金和金纳米棒)分散性好,无明显的团聚现象。应用透射电镜,纳米粒度分析仪和紫外-可见分光光度计对不同粒径的纳米金进行了表征。     

SDS／Vc／H2O微乳液中纳米金的合成

在SDS／Vc／H2O微乳液中用0．001mol·L^-1HAuCl4溶液代替组分水，以Vc作还原剂制备纳米金。紫外一可见光谱和扫描电镜实验结果表明，所制备的金纳米粒子的粒径在5-20nm之间；在固定SDS／Vc的质量比为50／50条件下，粒子的粒径随微乳液中HAuCl4（aq）含量的增加而增加。初步探讨了在SDS／Vc／H2O微乳液中合成纳米金的机制。     

一维纳米TiO_2的可控合成及其应用的研究进展

TiO2是一种重要的多功能无机材料,一维纳米TiO2材料的可控合成是一个十分复杂的过程。由于一维纳米TiO2材料的存在形式多样(包括纳米纤维、纳米丝、纳米带、纳米棒、纳米线和纳米管等),其可控合成的工艺方法也很丰富。综述了一维纳米TiO2材料可控合成的各种方法,包括静电纺丝法、水热合成法、模板法和阳极氧化法等;分析合成过程中参数变化对所合成纳米材料结构和形貌的影响规律;回顾和总结了近年来一维纳米TiO2材料应用的研究进展;对一维纳米TiO2可控合成的研究和应用进行展望,为进一步拓展一维纳米TiO2的存在形式和应用范围提供参考。     

金纳米粒子对染料分子光学性质的影响

研究了金纳米粒子对染料罗丹明6G（R6G）和荧光素（FL）光学性质的影响。表面有柠檬酸根保护层的金纳米粒子吸附带正电荷的罗丹明6G后，其表面等离子体共振红移；但吸附带负电荷的荧光素后，其表面等离子体共振几乎不受影响，这可能与粒子之间的静电作用有关。罗丹明6G的表面增强拉曼光谱表明其平躺吸附在金纳米粒子表面，非辐射能量转移的发生和不利的吸附取向导致罗丹明6G荧光信号强度减弱，相反，荧光素由于与金纳米粒子表层柠檬酸根之间有静电排斥作用，产生了一段距离，使得荧光信号增强。     

金纳米颗粒在疾病诊断和食品检测领域的研究进展

纳米科技的发展使纳米在各个领域得到了广泛的应用。由于金纳米颗粒具有较高的摩尔吸光系数和特殊的光学、电学、磁学性质,因此它在化学、生物传感、疾病诊断和食品检测等领域的应用取得了突出进展。综述了最近几年金纳米颗粒在疾病诊断和食品检测领域的最新研究进展,特别介绍了国家纳米科学中心近期的研究结果,他们重点研发了可控功能化纳米材料的合成和应用,构建了便携式、高灵敏度的生物化学分析方法系列,为HIV和阿尔茨海默等重大疾病的诊断提供了新方法。讨论了金纳米颗粒具有的优势及存在的问题,并对其未来的发展进行了展望。