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1、金纳米的制备以及对Cu（）离子的检测综述摘 要铜是动植物体内必需的一种微量重金属元素。目前已知，大约有二十多种酶的作用需要有Cu2+的参与，如细胞色素氧化酶，过氧化物歧化酶，酪氨酸酶，多巴胺p经化酶，赖氨酞氧化酶和铜蓝蛋白等。但是短期暴露于高浓度Cu2+环境中可引起胃肠道紊乱，长期暴露于高浓度Cu2+环境中则可能损害肝脏和肾脏。美国环境保护署已规定饮用水中铜元素含量的安全界限为1.33 ppm。因此，如何快速检测污水、饮用水、河流、以及生物体中的铜元素及寻找检测Cu2+的分析方法就显得十分重要而迫切。纳米材料已经成为21世纪不可或缺的重要材料，由于其具有多样的形态和特殊的表面和界面效应、小尺寸
2、效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应，以及由此衍生的光学、热学、化学、电学、磁学等方面的特殊性质，因此在生物医学、电器元件、航天航空、催化储能等各个领域扮演着重要的角色。而金属纳米材料的历史更是源远流长，2000年前，金和银就被用在玻璃中间，其金银大部分以纳米粒子的形式存在，且金纳米对铜离子的检测成为近年来研究的热点。本文主要介绍了金纳米粒子的物理化学特性，归纳了金纳米粒子的制备方法，如传统的柠檬酸钠还原法、以两相或多相体系为基础的相转移法以及分两步合成的晶种法等；并综述了近年来金纳米对铜离子的检测研究现状。 关键词：金纳米；铜污染；Cu2+检测 The Preparation of Gol
3、d Nanoparticles and Cu (II) in Detection of IonsAbstract: Copper is an essential trace metal elements in plants. Currently known, about more than 20 kinds of enzymes required to participate in the Cu2+, such as cytochrome oxidase, superoxide dismutase, tyrosinase, dopamine Pby enzyme, Lysine Peptide
4、 oxidase and ceruloplasmin. But the shortterm exposure to high concentrations of Cu2+ environment can cause gastrointestinal disorders, longterm exposure to high concentrations of Cu2+ in the environment may damage the liver and kidney. America Environmental Protection Agency has provided safe drink
5、ing water content of copper for 1.33 ppm. Therefore, how to quickly detect wastewater, drinking water, rivers, and Cu in organisms and effective analysis method for detecting Cu2+ is very important and urgal. Nano materials has become an important material in twentyfirst Century indispensable, becau
6、se of its various forms and special surface and interface effect, small size effect, quantum size effect and macroscopic quantum tunneling effect, special properties and thus derived optical, thermal, chemical, electrical, magnetic and other aspects, therefore in the biomedical, aerospace, electrica
7、l components aviation, catalytic energy storage and other fields play an important role. Metal nano materials of history is long, before2000, gold and silver have been used in the glass, the gold and silver nanoparticles most in form, and the detection of gold nanoparticles on the copper ion has bec
8、ome a focus of research in recent years. This paper mainly introduces the physical and chemical properties of gold nanoparticles, summarizes the method for the preparation of gold nanoparticles, such as sodium citrate reduction method, traditional phase transfer method based on the twophase or multi
9、phase system as the basis and is divided into two step synthesis of seed law; and reviews the recent gold nanoparticles on the detection of copper ion research status of.Key words: Gold Nanoparticles; Copper Pollution; Cu2+ Detection目 录1引言11.1金纳米粒子的概述11.2金纳米粒子的特性11.3金纳米的应用及发展前景22 金纳米粒子的制备方法32.1物理法42
10、.1.1真空蒸镀法42.1.2激光消融法42.1.3软着陆法42.2化学法42.2.1柠檬酸钠还原法42.2.2相转移法42.2.3 胶束与反胶束法52.2.4 晶种法53 金纳米对Cu2+的检测研究进展63.1 Cu2+的检测研究背景63.2 Cu2+的主要污染来源63.3铜在环境中的存在形式73.4 铜的过量对生物体的危害73.5 金纳米对铜离子的检测83.5.1 纳米金探针法83.5.1.1 比色法83.5.1.2 表面等离子共振（SPR）法93.5.2 金纳米团簇对铜离子的检测103.5.3 金纳米棒对铜离子的检测104 结语与展望11考文参献12致 谢13曲靖师范学院化学化工学院20
11、14届本科毕业论文1引言1.1金纳米粒子的概述 在纳米材料中，金纳米粒子是目前研究最为广泛的材料之一，由于其独特的光学性质和良好的化学稳定性，在纳米电子学、纳米光子学、催化、传感器、生物标记以及构建具有二维和三维结构新材料等诸多领域都具有广阔的应用前景1。金纳米粒子是由一个基础金核（原子金Au）及包围在外的双离子层构成，紧连在金核表面的是内层负离子（AuC12-），外层离子层H+则分散在胶体间溶液中，以维持金纳米粒子的稳定状态。如图1是金纳米粒子微观结构示意图2。 图1金纳米粒子微观结构示意图(金核/吸附层/扩散层)金纳米粒子的基础金核并非是理想的圆球核，较小的金纳米粒子基本是圆球形的，较大的
12、金纳米粒子（一般指大于25 nm以上的）多呈椭圆形。金粒子具有很高的电子密度，在电子显微镜下可以很清楚地观察金纳米粒子颗粒的形态。不同粒径的金纳米粒子会呈现相应的颜色，彭剑淳等认为金纳米粒子粒径（1070 nm）与最大吸收峰之间呈线性相关，基本符合如下直线回归方Y=0.4271X+514. 56。最大吸收峰主峰宽度越小，颗粒越均匀；主峰宽度越大，颗粒越不均匀。金纳米粒子的表面等离子共振带在500600 nm之间，其位置取决十金纳米粒子的尺寸、形貌和周围环境的介电性质和温度3。1.2金纳米粒子的特性（1）表面等离子特性金纳米粒子表面受到入射光电磁波影响而产生电子云共振，在520 nm可见光区域内
13、出现表面等离子共振。表面等离子共振是金纳米粒子最重要的性质之一，水和玻璃中的金溶胶呈现出深红色便是表面等离子共振的结果。对金纳米粒子表面等离子共振进行研究，既为发展金属价带理论提供了大量的信息，同时也是金纳米粒子光学分光特性研究的重要内容。根据 Mie理论和 Maxwell-Garnett 理论，不同粒径、不同尺寸的金纳米粒子其表面等离子共振峰的位置和形状不同。当金纳米粒子处于不同体系中或者表面被聚合物吸附时，其共振峰将会发生移动或峰形发生变化，这一性质可以用于检测生物聚合物是否与金纳米粒子发生吸附。（2）荧光特性金纳米粒子被芘基、聚辛基苯硫基等探测基团包裹后，因共振能量迁移而产生荧光特性。采
14、用荧光转化技术，在尺寸约为25 nm 的金纳米粒子水溶液中观测到光发射衰减现象，其发射带大约为2.34 eV，同时伴随有热电子的弛豫现象。金纳米粒子的荧光特性在生物光子学以及材料科学中都有很好的应用前景，如在含有不同种氨基酸的金纳米粒子自组装结构中掺入螺吡喃可以使外层氨基酸产生辐射，这一性质可用来设计光控开关。（3）电化学性质对己基硫醇单分子层包裹的金纳米粒子进行循环伏安、差示脉冲伏安以及计时电流法分析发现，金纳米粒子具有15种氧化态。对有机单分子层保护的金纳米粒子进行研究发现，金纳米粒子的表面存在双电层电容，其作用相当于一个纳米尺寸的电极，并且双电层电容值随包覆粒子烷基链长度的减少而增加。低
15、温循环伏安测试发现，Au140纳米粒子在零电荷电位附近的充电峰与双电层电容基本相符。（4）超分子与分子识别特性金纳米粒子的可控组装为分子识别提供了重要的途径。金纳米粒子与某些有机官能团通过氢键、-键、范德华力和抗原-抗体等相互作用结合后，紫外-可见光谱、红外光谱等谱图中代表该识别体的特征峰会发生变化，从而达到识别、检测的目的。同时，金纳米粒子与被识别体的官能团结合后也可以诱导超分子结构的形成，如目前DNA 诱导金纳米粒子组装结构的形成就引起人们的广泛兴趣。金纳米粒子的超分子与分子识别特性使得它在生物传感器领域大有前途3-6。1.3金纳米的应用及发展前景 目前，金纳米粒子的制备方法已经很多而且也已很成熟、先进。然而它的应用却成为了最近这几年的热点，科学家们通过对其性质的研究发现了金纳米的许多应用，如它在生物标记、传感器构建、光学探针、电化学探针、DNA、生物芯片检测、重金属离子检测等领域都有重要应用。（1）生化分析中的应用由于金纳米粒子（Gold nanoparticles，GNPs）在光学、电学以及良好的生物亲和性能，使得金纳米粒子在很多研究方面都得到广泛应用。高强等设计镊子型双链DNA，当有汞离子时，“T-Hg2+-T”结构的形成导致错配部分形成双链，在盐的诱导下发生团聚。溶液颜色由红遍蓝，紫外-可见光谱的最大吸收峰由520 nm红移至620 nm。（2）传感器中的
