纳米金的制备与性能 共21页
【正式版】纳米金的制备安小跃PPT
电镜(sEM)和荧光显微镜的示终物在电镜免疫化学和组织化学中得到了
广泛应用。
第五阶段： 1989年，Spielberg等发展了以金为标记物用于检测艾滋病 病毒抗体的渗滤试验，确立了斑点金免疫渗滤试验的基本技术。胶体金 免疫层析(GICA)技术是20世纪90年代初建立的一种简易快速稳定的免疫 学检测技术。Begge于1990年首次报道了一种GICA，用于孕妇尿液和 血清中人绒毛膜促性腺激(HCG)的定性测定，继而有采用该方法检测乙 型肝炎病毒表面抗原HBsAg及抗HCV IgG的报道。1993年， Kalvatchev等利用金标记的抗立克次体的多克隆抗体、单克隆抗体及 IgY来检测标本中的热群立克次体。1995年，Muller等研制的心肌钙蛋 白（cTnT）试条，检测下限可达。
第二阶段： 1857年英国科学家法拉第在研究道尔顿的理论时，利用氯 化金还原出含纳米金的溶液，发现在其中加入少量电解质后，可使溶液 由红宝石色变为蓝色，并最终凝集为无色，而加入明胶等大分子物质便 可阻止这种变化。尽管当时并不知道原因，但他的发现为纳米金的应用 奠定了科学基础。1885年纳米金溶液在 常作为治疗酗酒的主要成分； l890年Koch医生发现结核杆菌不能够在金的表面存活；1890年纳米金被 用来治疗关节炎；1935年芝加哥外科专家Edward等人发现纳米金溶液能 有效的减轻患者病痛，强健体质。1939年Kausche和Ruska用电子显微镜 观察金颗粒标记的烟草花叶病毒，呈高电子密度细颗粒状。
纳米金的制备方法
纳米金的制备方法胶体金溶液的制备有许多种方法，其中最常用的是化学还原法，基本的原理是向一定浓度的金溶液内加入一定量的还原剂使金离子变成金原子。
目前常用的还原剂有：白磷、乙醇、过氧化氢、硼氢化钠、抗坏血酸、枸橼酸钠、鞣酸等，下面分别介绍制备不同大小颗粒的胶体金溶液。
一、制备胶体金的准备(一)玻璃器皿的清洁制备胶体金的成功与失败除试剂因素以外玻璃器皿清洁是非常关键的一步。
如果玻璃器皿内不干净或者有灰尘落入就会干扰胶体金颗粒的生成，形成的颗粒大小不一，颜色微红、无色或混浊不透明。
我们的经验是制备胶体金的所有玻璃器皿先用自来水把玻璃器皿上的灰尘流水冲洗干净，加入清洁液(重铬酸钾1000g,加入浓硫酸2500ml，加蒸馏水至10000ml)浸泡24h，自来水洗净清洁液，然后每个玻璃器皿用洗洁剂洗3～4次，自来水冲洗掉洗洁剂，用蒸馏水洗3～4次，再用双蒸水把每个器皿洗3～4次，烤箱干燥后备用。
通过此方法的处理玻璃器皿不需要硅化处理，而直接制备胶体金。
也可用已经制备的胶体金溶液，用同等大不颗粒的金溶液去包被所用的玻璃器皿的表面，然后弃去，再用双蒸水洗净，即可使用，这样效果更好，因为减少了金颗粒的吸附作用。
(二)试剂的配制要求(1)所有配制试剂的容器均按以上要求酸处理洗净，配制试剂用双蒸馏水或三蒸馏水。
(2)氯化金(HauCl4水溶液的配制：将lg的氯化金一次溶解于双蒸水中配成1%的水溶液。
放在4”c冰箱内保存长达几个月至1年左右，仍保持稳定。
(3)白磷或黄磷乙醚溶液的配制：白磷在空气中易燃烧，要格外小心操作。
把白磷在双蒸水中切成小块，放在滤纸上吸于水份后，迅速放入已准备好的乙醚中去，轻轻摇动，等完全溶解后即得饱和溶液。
储藏于棕色密闭瓶内，放在阴凉处保存。
二、制备胶体金的方法和步骤(一)白磷还原法1.白磷还原法(z Sigmondy 1905年)(1)取1%的HAuCl4水溶液1ml，加双蒸水99ml配成0.01%的HAuCl4水溶液。
纳米金的制备与性能
颜色随晶粒直径变化而发生 红色至紫色 改变；
能与多种生物大分子结合，主要应用于生物医学和检测方面。
研究历史
?4世纪
?变色的罗马酒杯
?(Lycurgus Cup)
?19世纪
?法拉第首次报道 纳米金溶胶
?20世纪
?有关纳米金溶胶 的制备和性质研 究明显增多
?21世纪
?各向异性的纳米 金颗粒制备及在生 物医学等方面的应 用
纳米金特性
?和多种有机或生物配体相互作用
?大比表面积
?纳米金特性
?量子尺寸效应
?电子能量
?制备简单，颗粒稳定
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
?势垒宽度
?单电子跃迁（库仑阻塞）
?表征 ?手段
? 表征手段
?1
?结构表征 ? XRD，ED，IR ，NMR, Raman
?2
?成份分析 ?AAS，AES ，MS ，EA ，XPS ，XRF
19世纪20世纪4世纪变色的罗马酒杯lycurguscup法拉第首次报道纳米金溶胶有关纳米金溶胶的制备和性质研究明显增21世纪各向异性的纳米金颗粒制备及在生物医学等方面的应用势垒宽度电子能量和多种有机或生物配体相互作用量子尺寸效应大比表面积纳米金特性单电子跃迁库仑阻塞制备简单颗粒稳定表征手段结构表征xrdedirnmrraman性质表征光电磁热力uvvisplvms形貌表征temsemstmafm成份分析aasaesmseaxpsxrf晶种生长法合成不同长径比的金棒光化学法合成不同长径比的金棒电化学法合成金纳米棒超声化学法合成金纳米带模板法合成sio2au核壳颗粒seedmediatedgrowthmethod制备种子溶液5ml0005m06ml001m搅拌2min25水浴黄褐色
胶体金(纳米金Gold Nanoparticles)的制备步骤和注意事项
胶体金（纳米金Gold Nanoparticles）的详细制备步骤和注意事项胶体金的制备一般采用还原法，常用的还原剂有柠檬酸钠、鞣酸、抗坏血酸、白磷、硼氢化钠等。
下面介绍最常用的制备方法及注意事项。
１、玻璃容器的清洁：玻璃表面少量的污染会干扰胶体金颗粒的生成，一切玻璃容器应绝对清洁，用前经过酸洗、硅化。
硅化过程一般是将玻璃容器浸泡于５％二氯二甲硅烷的氯仿溶液中１分钟，室温干燥后蒸馏水冲洗，再干燥备用。
专用的清洁器皿以第一次生成的胶体金稳定其表面，弃去后以双蒸馏水淋洗，可代替硅化处理。
２、试剂、水质和环境：氯金酸极易吸潮，对金属有强烈的腐蚀性，不能使用金属药匙，避免接触天平称盘。
其１％水溶液在４℃可稳定数月不变。
实验用水一般用双蒸馏水。
实验室中的尘粒要尽量减少，否则实验的结果将缺乏重复性。
金颗粒容易吸附于电极上使之堵塞，故不能用pH电极测定金溶液的pH值。
为了使溶液pH值不发生改变，应选用缓冲容量足够大的缓冲系统，一般采用柠檬酸磷酸盐(pH3～5.8)、Tris-HCL (pH5.8～8.3)和硼酸氢氧化钠(pH8.5～10.3)等缓冲系统。
但应注意不应使缓冲液浓度过高而使金溶胶自凝。
３、柠檬酸三钠还原法制备金溶胶：取0.01％氯金酸水溶液100ml 加热至沸，搅动下准确加入１％柠檬酸三钠水溶液0.7ml，金黄色的氯金酸水溶液在２分钟内变为紫红色，继续煮沸１５分钟，冷却后以蒸馏水恢复到原体积，如此制备的金溶胶其可见光区最高吸收峰在535nm，Ａ1cm/535=1.12。
金溶胶的光散射性与溶胶颗粒的大小密切相关，一旦颗粒大小发生变化，光散射也随之发生变异，产生肉眼可见的显著的颜色变化，这就是金溶胶用于免疫沉淀或称免疫凝集试验的基础。
金溶胶颗粒的直径和制备时加入的柠檬酸三钠量是密切相关的，保持其他条件恒定，仅改变加入的柠檬酸三钠量，可制得不同颜色的金溶胶，也就是不同粒径的金溶胶，见附表。
附表100 ml 氯金酸中柠檬酸三钠的加入量对金溶胶粒径的影响１％柠檬酸三钠ml 0.30 0.45 0.70 1.00 1.50 2.00金溶胶颜色蓝灰紫灰紫红红橙红橙吸收峰(nm) 220 240 535 525 522 518径粒(nm) 147 97.5 71.5 41 24.5 15４、柠檬酸三钠－鞣酸混合还原剂：用此混合还原剂可以得到比较满意的金溶胶，操作方法如下：取4ml１％柠檬酸三钠(Na3C6H5O7.2H2O)，加入0～5ml１％鞣酸，0～5ml 25mmo/L K2CO2（体积与鞣酸加入量相等），以双蒸馏水补至溶液最终体积为20ml，加热至60℃取1ml１％的HAuCl4，加于79ml双蒸馏水中，水浴加热至60℃，然后迅速将上述柠檬酸－鞣酸溶液加入，于此温度下保持一定时间，待溶液颜色变成深红色(约需0.5～1小时)后，将溶液加热至沸腾，保持沸腾５分钟即可。
纳米金材料的制备与性能研究
纳米金材料的制备与性能研究随着科技的不断进步，纳米材料的应用领域也在不断拓宽。
其中，纳米金材料作为一种有着独特性能的纳米材料，在能源、光电、催化等领域具有广阔的应用前景。
本文将探讨纳米金材料的制备方法以及其在性能研究方面的应用。
纳米金材料的制备有多种方法，其中较常见的是湿化学法和物理法。
湿化学法主要包括化学还原法、溶胶-凝胶法和电化学沉积法等。
化学还原法是指将金离子还原为金纳米颗粒，通过在反应溶液中加入还原剂，如氨水、甲醛等，可得到具有不同形貌和尺寸的纳米金颗粒。
溶胶-凝胶法则通过控制溶胶的成分和凝胶的温度、pH值和反应时间等参数，实现纳米金材料的制备。
电化学沉积法则是将金属离子通过外加电压的作用沉积到电极上，形成纳米金材料。
物理法主要包括溅射法、热蒸发法和激光蚀刻法等。
溅射法是将金属靶材置于真空腔内，通过高能粒子轰击金属靶材使其释放出金原子，再以惰性气体或惰性气氛控制金原子的运动，从而得到纳米金材料。
热蒸发法则是通过高温将金属材料蒸发，使其沉积在基底上形成纳米金材料。
激光蚀刻法则是利用激光束对金属材料进行蚀刻，形成纳米级小孔，然后将大孔在高温条件下迅速冷却，从而得到具有纳米尺寸的金材料。
除了制备方法外，纳米金材料的性能研究也是科学家们关注的热点。
纳米金材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应，表现出与宏观金材料不同的物理、化学和生物学性能。
其中，表面等离子体共振现象是纳米金材料的重要性能之一。
当入射光与纳米金颗粒表面的自由电子振荡频率相匹配时，会发生等离子体共振现象，极大地放大了光的吸收和散射，从而使得纳米金材料具有优异的光学性能。
这一性能使得纳米金材料在光学传感器、光催化等领域具有广泛的应用前景。
此外，纳米金材料还具有优异的电学性能。
由于纳米金颗粒的特殊结构，其载流子具有较高的迁移率，因此纳米金材料在传感器、储能器件和显示器件等领域有着广泛的应用。
此外，纳米金材料在催化领域的应用也备受瞩目。
纳米金材料具有较大的比表面积和优异的催化活性，因此在催化剂的研究中具有广泛的应用前景。
纳米金材料的制备与应用研究
纳米金材料的制备与应用研究近年来，纳米科技的发展迅猛，纳米材料作为一种新型材料，受到了广泛的关注和研究。
其中，纳米金材料作为一种重要的纳米材料，在诸多领域展现出了广阔的应用前景。
本文将探讨纳米金材料的制备方法以及其在生物医学、能源储存和环境治理等领域的应用研究。
首先，纳米金材料的制备方法多种多样，常见的有物理法、化学法和生物法等。
物理法主要是通过机械力、热力和电力等手段对金材料进行加工，使其尺寸缩小到纳米级别。
化学法则是利用化学反应来合成纳米金材料，常见的方法有溶剂热法、溶胶凝胶法和化学气相沉积法等。
生物法则是利用生物体内的微生物、植物或动物来合成纳米金材料，这种方法具有环境友好、无毒无害的优点。
各种制备方法各有优劣，研究者可以根据具体需求选择适合的方法。
其次，纳米金材料在生物医学领域的应用研究备受关注。
纳米金材料具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于生物成像、药物传输和肿瘤治疗等方面。
例如，研究人员可以利用纳米金材料的表面增强拉曼散射效应，实现对生物分子的高灵敏检测，从而提高疾病的早期诊断率。
此外，纳米金材料还可以作为药物载体，通过控制粒径和表面修饰，实现药物的靶向传递，提高治疗效果。
同时，纳米金材料还可以通过光热效应和放射性效应等机制，用于肿瘤治疗，为肿瘤患者带来新的治疗选择。
再次，纳米金材料在能源储存领域的应用研究也备受关注。
随着能源危机的日益严重，寻找高效、环保的能源储存材料成为了研究的热点。
纳米金材料因其较大的比表面积和独特的电子结构，在能源储存领域具有广阔的应用前景。
例如，研究人员可以利用纳米金材料的高比表面积和优异的导电性能，制备高性能的超级电容器和锂离子电池，实现高能量密度和长循环寿命。
此外，纳米金材料还可以作为催化剂，用于燃料电池和光电催化等领域，提高能源转换效率，减少能源消耗。
最后，纳米金材料在环境治理领域的应用研究也具有重要意义。
纳米金材料具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，可以用于吸附、催化和光催化等环境治理过程。
纳米金的制备与表征 杨文清11208120
Wavelength
Absorbance
640
660 680 700
0.135
0.103 0.083 0.068
400
420 440 460 480 500 520 540 560 580
0.856
0.827 0.820 0.837 0.928 1.108 1.170 0.919 0.600 0.384
纳米金的制备与表征
一、纳米金的定义：
纳米金即指金的微小颗粒，其直径在1～100nm，具 有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物 大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还 原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色 依直径大小而呈红色至紫色。
11208120 杨文清
1
二、纳米金的发展史及研究进展：
胶体金制备过程中通过控制反应条件、试剂用量，可得到单分散性很好的 金颗粒。纳米金颗粒具有两点比较重要的性质：（1）纳米金颗粒随直径的变化 会呈现出不同的颜色 （2）与-SH、-NH2、-CH等基因有很强的亲和力。
6
五、实验步骤：
一. 纳米金的制备（硼氢化钠还原法）
A. 0.6ml 1%HAuCl4加入至40 ml预冷的三蒸水中， B. 再加入 0.2 ml 0.2ml/L的K2CO3溶液 C. 不断搅拌下，快速加入新鲜配置的1.32*10-2 mol/l的 NaGH4水 溶液2ml,搅拌5min D. 溶液由蓝紫色变为酒红色，继续搅拌30min，获得纳米金，于 4℃冷藏备用。
第一阶段： 自从16世纪欧洲现代化学的奠基人、杰出的医师、 化学家Paracelsus制备出“饮用金”用来治疗精神类疾病以来， 纳米金就开始登上了科学的舞台。
第二阶段： 1857年英国科学家法拉第在研究道尔顿的理论时， 利用氯化金还原出含纳米金的溶液，发现在其中加入少量电解质 后，可使溶液由红宝石色变为蓝色，并最终凝集为无色，而加入 明胶等大分子物质便可阻止这种变化。尽管当时并不知道原因， 但他的发现为纳米金的应用奠定了科学基础。1885年纳米金溶液 在美国常作为治疗酗酒的主要成分；l890年Koch医生发现结核杆 菌不能够在金的表面存活；1890年纳米金被用来治疗关节炎； 1935年芝加哥外科专家Edward等人发现纳米金溶液能有效的减轻 患者病痛，强健体质。1939年Kausche和Ruska用电子显微镜观察 金颗粒标记的烟草花叶病毒，呈高电子密度细颗粒状。
纳米金的制备与表征
Taton等将这种检测模式用于单核苷酸多态性分析，具体过 Taton等将这种检测模式用于单核苷酸多态性分析，具体过 程如下: 程如下: 针对目的碱基，分别设计四条具有四种不同碱基的 捕获探针; 捕获探针; 按上述流程在支持物上形成由捕获探针、靶基因、 纳米金探针三种成分组成的夹心结构。随后，逐渐升高反应 体系的温度，与目的碱基错配的捕获探针先与靶基因发生变 性，经过冲洗后，靶基因与纳米探针均被洗掉; 性，经过冲洗后，靶基因与纳米探针均被洗掉; 而与目的碱 基配对的捕获探针仍和靶基因及纳米金探针保持夹心结构， 固定在固相支持物上。 因此，当加入银增强液时，存在错配 碱基的固相支持物上无银壳出现，而配对碱基处可见明显的 银壳。
纳米金粒径与等离子吸收峰的关系
纳米金探针的不同检测模式及其在 基因检测中的应用
基因检测主要包括基因序列识别和点突变分析 两大内容。 基因序列识别在基因诊断中具有重要意 义。 点突变检测在诊断遗传性疾病、确定癌基因激 活、抑癌基因失活以及与药物抗性相关的突变中发 挥着重要作用。将纳米金探针应用在基因检测 中，不但可以简化实验步骤，还可大大降低检测成 本。
纳米粒子的光学性质部分依赖于它们在聚合网络中的距离， 当此距离远大于粒子的平均直径时显红色，大致相等时显蓝 色。 杂交能使粒子间距缩短，形成纳米粒子的聚合物，从而 导致体系产生相应的颜色变化。 因此，随着杂交的进行，体 系的颜色将逐渐由红色变成蓝色，根据颜色的变化即可判断 体系中是否含有靶基因。 在该检测模式中，纳米探针比传统 探针具有更好的选择特异性，其检测灵敏度能够达到fmol级。 探针具有更好的选择特异性，其检测灵敏度能够达到fmol级。 Reynolds等采用粒径较大(50nm或100nm)的纳米金探针进 Reynolds等采用粒径较大(50nm或100nm)的纳米金探针进 行基因检测，也取得了较为理想的结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
with 10×IR.
(e)5×(f)10×IR
Photochemistry
光化学方法
制备原液
CTAB(3mL，0.02M ）与四溴十二烷基氨 混合，再加入HAuCl4 (0.25mL，0.024M) ；
再加入一定量丙酮和 环己烷；
制备金棒
向上述溶液中加入不同 量的AgNO3(0.01M);
电化学法
金片作阳极，铂片 做阴极，两点极浸 入到含有CTAB和 TCAB溶液中 ；
在超声和恒温（ 36℃）下电解， 金从阳极溶出并于 阴极-电解质溶液 界面得金棒；
浸入银片来控制 长径比
LANGMUIR. 2019,15, 701-709
Sonochemistry
Angew. Chem. 2019, 118, 1134–1137
采用CTAB和BDAC制备大长径比的金棒； 加入的AgNO3量越多颜色变化越缓慢，溶液显更深的
蓝色，长径比越大。
CHEM.MATER.2019,15,1957-1962
(a) Visible spectra of 5 identical growth solutions in which the silver content increase from sample no. 1 to 5.(b) The aspect ratios of NRs obtained from size measurements show an increase
Secondary growth of NRS1 at different injection rates
(a) NRSF and (b) NRS1 are affected by varying (a) optical absorbance spectra and TEM images of
the concentration of AgNO3 in the primary GS (b) NRS1 and NRSF using (c) 1.25× (d)2.5×
大比表面积
纳米金特性
量子尺寸效应
单电子跃迁（库仑阻塞 ）
电子能量
制备简单，颗粒稳定
势垒宽度
表征 手段
表征手段
1
结构表征 XRD，ED，IR，NMR, Raman
2
成份分析 AAS，AES，MS，EA，XPS，XRF
3
形貌表征 TEM，SEM，STM，AFM
4
性质表征-光、电、磁、热、力 UV-Vis，PL, VMS
靶向药物
图1 超灵敏DNA 检测示意图
图3 缩氨酸自组装和作为纳米反应器的反 应过程模拟
图2 Ag core Au shell结构免疫实验示意图
图1 基于CuO –金纳米颗粒标记的抗体 和Click 反应的免疫检测方法示意图
生物医学
疾病诊断
图2 基于罗丹明B-金纳米颗粒检测 ( 通过颜色变化和荧光) 乙酰胆碱酯酶 的设计策略
纳米金的制备与性能
汇报人: 蔡兴国 小组成员:丁瑞艮 王妍研
何钦业 晏秀男 周驰 李遗祥 宁殿华 刘通 侯建秋 侯林逍 刘翠
目录
0011 纳米金背景 03 纳米金的应用
02 纳米金化学合成方法
0 2
定义
纳米金
指直径在1～100nm的微小金颗粒； 具有高电子密度、介电特性和催化作用； 颜色随晶粒直径变化而发生红色至紫色改变；
能与多种生物大分子结合，主要应用于生物医学和检测方面 。
研究历史
4世纪
变色的罗马酒杯
(Lycurgus Cup)
19世纪
法拉第首次报 道纳米金溶胶
20世纪
有关纳米金溶 胶的制备和性 质研究明显增 多
21世纪
各向异性的纳米 金颗粒制或生物配体相互作用
CHEM.MATER.2019,25,4537-4544
基于晶种生长法大尺寸纳米金棒 制备：
制备金棒 由种子溶液和一次生长液得初始金
制备所需溶液 制备种子溶液； 制备一次生长溶液；
棒（NRS1）； 由初始金棒和二次生长液生长得最 终金棒（NRSF）
制备二次生长溶液
Optical absorbance spectra
(b) Corresponding UV-Vis spectrum.
TEM image of GRs prepared with
(a)15.8uL (b)23.7uL (c)31.5 uL AgNO3 (d) High-resolution image of GNRs.
Electrochemistry
用波长254nm的紫外光 （420uw/cm2)照射一段 时间(30h)可得金棒。
J.AM.CHEM.SOC.2019,124,14316-14317
(a) Image of photochemically prepared GNRs solution(0、15.8、31.5(54h)、 23.7、31.5uL AgNO3）.
；
制备生长溶液
25 ℃将CTAB（5mL, 0.2M)与AgNO3(0.05-0.25mL, 0.004M）混合 ;
加入HAuCl4（5mL,0.0005M)，再加入AA（70uL，0.0788M)，溶 液由深黄变为无色，生成生长溶液；
生长溶液和种子溶液混合，保持温度27-30 ℃，静置生长。
生物传感器
挑战＆期望
需要解决金纳米颗粒合成 及形貌控制的稳定性问题
Synthesis of gold nanoparticle
晶种生长法合成不同长径比的金棒 光化学法合成不同长径比的金棒 电化学法合成金纳米棒
超声化学法合成金纳米带 模板法合成SiO2Au核壳颗粒
Seed-mediated growth method
制备种子溶液
CTAB(5mL，0.2M）加入HAuCl4 (5mL, 0.005M) ； 加入冰NaBH4 (0.6mL, 0.01M) ，搅拌2min， 25℃水浴(黄褐色）
template method
Langmuir 2019, 18,4915–4920.
药物载体
研究现状
中空纳米金微 球
纳米金线
催化剂
纳米金微球
纳米金
纳米金棒
纳米金立方体
纳米金壳层
生物传感器 Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 53, 1756 -1789
DNA检测
DNA 检测