各种尺寸纳米金的合成

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纳米金的制备方法

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。

金纳米粒子

金纳米粒子

金纳米粒子简介金纳米粒子是指直径在1到100纳米之间的金颗粒。

由于其独特的光学、电学和化学特性,金纳米粒子在多个领域具有广泛的应用。

本文将介绍金纳米粒子的制备方法、性质和应用。

制备方法金纳米粒子的制备方法多种多样,包括化学合成法、溶剂还原法、激光蚀刻法等。

其中,化学合成法是最常用的方法之一。

1.化学合成法:化学合成法是通过还原金盐溶液中金离子形成金颗粒,再经过后续处理得到金纳米粒子。

常用的化学合成方法有湿化学合成法、多相合成法和微乳液法。

其中,湿化学合成法是最常见的方法之一。

该方法通过控制反应条件和添加还原剂、表面活性剂等物质来控制金纳米粒子的形貌和大小。

2.溶剂还原法:溶剂还原法是将金盐溶液和还原剂加入有机溶剂中进行反应,生成金纳米粒子。

该方法通常需要高温和压力条件下进行。

3.激光蚀刻法:激光蚀刻法是利用激光在金膜表面进行局部蚀刻,形成金纳米粒子。

该方法具有高精度和高控制性。

性质金纳米粒子的性质主要包括形状、大小和表面等。

这些性质对金纳米粒子的光学、电学和化学特性有重要影响。

1.形状:金纳米粒子的形状多样,包括球形、棒状、多面体等。

不同形状的金纳米粒子有不同的表面能和电荷分布,从而影响其物理化学性质。

2.大小:金纳米粒子的大小直接影响其表面积和光学性质。

通常情况下,金纳米粒子的光学性质会随着尺寸的减小而发生变化。

3.表面:金纳米粒子的表面往往具有较大的比表面积,在催化、传感等领域具有重要作用。

此外,金纳米粒子的表面还可以进行功能化修饰,以增加其稳定性和特定的化学反应。

应用金纳米粒子因其独特的性质在多个领域具有广泛的应用。

1.生物传感:金纳米粒子可以通过表面修饰与生物分子特异性结合,用于生物传感和检测领域。

例如,利用金纳米粒子可以制备出高灵敏度的生物传感器,用于检测蛋白质、DNA等生物分子。

2.催化剂:金纳米粒子在催化领域具有重要应用。

由于其高比表面积和活性位点,金纳米粒子可以作为有效的催化剂,用于半导体制备、化学反应等。

金纳米粒子的制备方法

金纳米粒子的制备方法
6物理方法:光化学(UV、Near-IR)、声化学、辖射和热解
紫外照射是能够证明金纳米粒子质量的另一种参数。近红外光照射能够证明用硫醇稳定的金纳米粒子的粒径生长。在少量2-丙醇中,超声波(200kHz)能控制AuCl4-水溶液中的还原速率,同时,通过调结溶液温度和反应器的配置等参数,可以调控纳米粒子的大小。声化学可以利用娃孔进行金纳米粒子的合成,也可以进行Au/Pd双金属粒子的合成。福射已经用于控制金纳米粒子的大小,或是在特殊自由基存在下合成。根据t福射可以检测金纳米粒子的形成机制。在气/液界面处,通过[AuCl(PPh3)]分解,可以得到金纳米粒子。在180℃,N2存在情况下,[C14H29-Me3N][Au(SC12H25)2]热解5小时,制备26nm的焼基组纯化的金纳米粒子。
图1 Au化合物在硫醇溶液中被还原,其Au纳米粒子表面被有机外壳所覆盖
其反应机理如下:
3其它含硫配体
其它含硫配体已经用于稳定金纳米粒子,如黄酸盐和二硫化物等。二硫化物不如硫醇的稳定,但是在催化方面有明显的效果。同样,硫醚不能很好的约束金纳米粒子,但是Rheinhout团队利用聚硫醚就能很好的解决这个问题。另外,利用碘氧化以硫醇为包覆剂的金纳米粒子,使其分解为金的碘化物和二硫化物。Crook等人利用这一现象制备了以金纳米粒子为模版的环胡精的空心球。
2 Brust-Schiffrin法:两相合成并通过硫醇稳定
人们于1994年提出了合成金纳米粒子的Brust-Schiffrin方法。由于热稳定合成方法简单易行,在不到十年的时间内,此方法在所有领域都有重要的影响。金纳米粒子在有机溶剂中能分散和再溶解,并且没有ay的两相合成体系给予合成技术一定的启发,由于Au和S的软性质,这种方法便利用硫醇配体强烈绑住金。四正辛基溴化按作为相转移试剂将AuCV转移到甲苯溶液中,并用NaBH4在正十二硫醇中还原AuCLT。在NaBH4还原过程中,橙色相在几秒内向深棕色转变(图1):

纳米金的制备与表征

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。

纳米金制备

纳米金制备

纳米金的制备一、实验药品氯金酸、柠檬酸钠、二蒸水、超纯水、铬酸洗液(H2SO4/K2Cr2O7)二、实验器材精密电子天平、电动搅拌器、500mL圆底烧瓶、100mL烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、1000µL移液枪三、实验步骤①玻璃器皿的清洁据文献表明,玻璃器皿的清洁是纳米金制备成功与否的关键,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形成,形成颗粒大小不一、颜色微红、无色或浑浊不透明的溶液。

所以在制备纳米金之前,必须认真地清洗所有玻璃器皿,先用自来水和一般的洗涤剂将所有玻璃器皿清洗一遍,然后用铬酸洗液(H2SO4/K2Cr2O7)充分浸泡,24小时之后用清水将铬酸洗液冲洗干净,最后再用高纯水冲洗3-4遍,放入烘箱中充分干燥后,待用。

通过此方法处理过的玻璃器皿不需要硅化处理,可以直接制备胶体金,也可以用已经制备的胶体金溶液用同等大小颗粒的金溶液去包被所有的玻璃器皿的表面,然后弃去,再用蒸馏水清洗,即可使用,因为它减少了金颗粒的吸附作用。

②溶液的配制氯金酸(HAuCl4)水溶液的配制:将1g氯金酸一次溶解于新鲜的高纯水中,用100mL容量瓶配成1%的水溶液,移置于100mL广口瓶中,放置于阴暗处保存。

柠檬酸钠溶液的配制:将1g柠檬酸钠一次性溶解于新鲜的高纯水中,用100mL容量瓶配制成的1%水溶液,移置于100mL广口瓶中,放置于阴暗处保存。

所有配制试剂的容器均按照上述要求的酸处理洗净。

③实验步骤按班级人数分为1组~4组。

1组作为对照组,第2组探究不同反应温度对纳米金颗粒大小形成的影响;第3组探究还原剂浓度对纳米金颗粒大小形成的影响;第4组探究在温度及其还原剂浓度同时变化对纳米金颗粒大形成的影响。

实验过程中,由于在一定范围内的搅拌强度和搅拌时间对制备纳米金影响不大,但考虑到化学反应的需要和水蒸发过多对实验结果造成的不良影响,实验时搅拌强度以不产生漩涡、搅拌时间控制在 15min左右。

金纳米粒子的合成及应用

金纳米粒子的合成及应用

金纳米粒子的合成及应用金纳米粒子是指直径小于100纳米的金属粒子。

合成金纳米粒子的方法有多种,包括物理方法和化学方法。

物理方法主要有光辐射法、激光溅射法、电子束法等,化学方法主要有还原法、溶胶-凝胶法、微乳液法等。

还原法是最常用的一种合成金纳米粒子的方法之一。

这种方法是通过将金离子还原为金金属来制备金纳米粒子。

一般情况下,还原剂和表面活性剂被加入到金离子溶液中,在适当的温度和气氛下进行还原反应,即可得到具有良好分散性的金纳米粒子。

溶胶-凝胶法是另一种常见的合成金纳米粒子的方法。

该方法是将金盐与溶胶凝胶剂混合,形成凝胶状物质,然后通过热处理或其他方法将凝胶转化为金纳米粒子。

金纳米粒子具有独特的物理、化学和光学性质,因此在许多领域中有着广泛的应用。

以下是金纳米粒子在一些重要领域中的应用示例:1. 生物医学领域:金纳米粒子作为生物标记物被广泛应用于生物医学成像和诊断中。

其表面的化学修饰和功能化处理使其具有高度选择性和敏感性,能够识别和追踪生物分子,如蛋白质、基因和细胞等,并在肿瘤治疗中用于靶向输送药物。

2. 光学领域:由于金纳米粒子表面的等离子共振效应,它们在光学领域中具有广泛的应用。

金纳米粒子可用作传感器、光学增强剂和表面改性剂等,可用于改善太阳能电池的效率、调控光信号和增强拉曼散射等。

3. 催化剂领域:金纳米粒子由于其特殊的晶格结构和表面活性,可用作高效催化剂。

金纳米粒子能够催化多种反应,如还原、氧化、氢化和重整等。

例如,金纳米粒子催化的氧化反应广泛应用于生物质能源转化和有机合成等领域。

4. 电子器件领域:金纳米粒子在电子器件中的应用也越来越广泛。

它们可用作柔性电子器件中的导电电极和场发射材料,也可用作表面增强拉曼光谱(SERS)传感器中的基底材料,提高传感器的灵敏度和稳定性。

总之,金纳米粒子作为具有独特性质的纳米材料,其合成方法和应用领域都十分丰富。

随着技术和研究的不断发展,金纳米粒子的合成和应用将进一步拓展,并在更多领域发挥重要作用。

金纳米材料的合成概述

金纳米材料的合成概述

金纳米材料的合成概述纳米材料又称纳米级结构,其广义上指的是在三维空间中,至少有一维处于纳米尺寸范围,因此又称为超精细颗粒材料。

粒子尺寸一般在1~100 nm之间,是处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域,从宏观和微观角度来说,它既非处于宏观又非处于微观系统,而是一种典型的介观系统,从而具有小尺寸效应,宏观量子隧道效应和表面效应。

1. 金纳米的合成方法(1)微乳液法Brust-Schiffrin通过反复实验,于1994年通过以微乳液为介质,制备出既能够溶于有机溶剂,又拥有较好稳定性的纳米金粒子。

(2)晶生长法通常情况下在晶生长法中,金纳米棒的模板采用的是表面活性剂,利用种子生长法来进行制备。

(3)模板法起初,模板法是利用电化学中的镀层方法在聚碳酸酯膜和氧化铝板膜上沉积金,后来,随着技术的发展,该方法不仅应用于纳米复合材料的制备,还能够对用过模板法合成的金纳米棒起到再分散的作用。

由于金纳米棒和氧化铝复合材料在可见光范围内都是透明的,所以想要得到不同程度的颜色复合膜可以通过改变沉积的金纳米棒的长径比来实现。

该方法大致步骤如下:一,将少量的银或者铜电镀到铝板模上作为电化学沉积的传导层;二,使金通过氧化铝纳米孔道进行电化学沉积;三,选择性地溶解氧化铝分子膜和银或者铜的薄膜(反应过程中的稳定剂选择PVP);四,通过超声波或者搅拌,使金纳米棒分散在水或者有机溶剂中。

由于金粒子的直径与氧化铝相同,因此可以通过控制膜孔的直径以达到控制金纳米棒直径的目的。

金纳米管、纳米结构复合材料均可通过该技术来实现。

(4)电化学法该方法的实验装置是由金的金属板做为阳极,相同面积的铂金属板作为阴极组成的电化学电池的构成,生成金纳米棒过程中利用CTAB作为诱导表面活性剂,将电极浸在含有C16TAB和少量C12TAB的电解质溶液中,置于室温下超声,电解前在电解质溶液中加入适量丙酮和环己烷,电解30 min,电流控制在3 mA。

反应过程中金先在阳极形成AuBr4-,然后迅速与阳离子表面活性剂结合并转至阴极被还原。

纳米金的制备与性能课件

纳米金的制备与性能课件

Challenge纳米金探针的放大信号。
需要提高实际样品检 测分析过程中的稳定 性
挑战 Hope
希望降低金纳米粒 子尺寸,改善形貌, 制备尺寸均一、形 状可控的金纳米粒 子
纳米金的制备与性能
19
Thank you
纳米金的制备与性能
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content increase from sample no. 1 to 5.(b) The aspect ratios of NRs
obtained from size measurements show an纳i米n金cr的ea制s备e 与性能
9
CHEM.MATER.2013,25,4537-4544
纳米金的制备与性能研究历史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纳米金的制备与性能纳米金特性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纳米金的制备与性能表征手段结构表征xrdedirnmrraman性质表征光电磁热力uvvisplvms形貌表征temsemstmafm成份分析aasaesmseaxpsxrf纳米金的制备与性能goldnanoparticle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核壳颗粒纳米金的制备与性能seedmediatedgrowthmethod制备种子溶液ctab5ml02m加入haucl5ml0005m06ml001m搅拌2min25水浴黄褐色

柠檬酸钠还原法制备不同粒径纳米金颗粒

柠檬酸钠还原法制备不同粒径纳米金颗粒

柠檬酸钠还原法制备不同粒径纳米金
颗粒
柠檬酸钠还原法制备不同粒径纳米金颗粒是一种常见的实验方法。

在这个方法中,柠檬酸钠被用作还原剂,将氯金酸水溶液还原成金纳米颗粒。

通过调整柠檬酸钠的量,可以控制金纳米颗粒的大小。

具体步骤如下:
1. 准备材料:准备氯金酸水溶液和柠檬酸钠溶液。

氯金酸溶液的浓度为1%,柠檬酸钠溶液的浓度为1%。

2. 配制溶液:将氯金酸水溶液和柠檬酸钠溶液混合,形成混合溶液。

3. 加热反应:将混合溶液加热至92℃,并在磁力搅拌下进行反应。

4. 观察颜色变化:在反应过程中,观察溶液颜色的变化。

随着反应的进行,溶液颜色会从蓝色变为蓝紫色,然后变为红色或紫红色。

5. 冷却:当溶液颜色变为红色或紫红色时,停止加热,让溶液自然冷却至室温。

6. 分离和收集:通过离心或过滤等方法,将金纳米颗粒从溶液中分离出来,并收集在容器中。

7. 洗涤和干燥:用去离子水洗涤收集的金纳米颗粒,然后将其放在通风干燥箱中干燥,以备后续使用。

通过调整柠檬酸钠的量,可以控制金纳米颗粒的大小。

柠檬酸钠用量越多,制备出的金纳米颗粒粒径越小。

13nm纳米金的制备

13nm纳米金的制备

13nm纳米金的制备一、所需仪器设备:通风橱,双颈圆底烧瓶,热磁力搅拌器,球形冷凝管,橡皮塞,橡皮管,紫外分光光度计,透射电子显微镜(TEM)。

二、试剂:盐酸,硝酸,HAuCl4(粉末或溶液),柠檬酸钠。

三、步骤:1.制备王水,HCl:HNO3=3:1于烧杯中。

(王水必须现用现配,不能储存在密闭容器中,以免引起爆炸。

)此步操作应在通风橱中进行。

2.取200ml双颈圆底烧瓶,磁力搅拌棒,塞子(橡皮塞)和冷凝管放入王水中至少浸泡15min,然后依次用大量的去离子水和双蒸水冲洗这些玻璃器皿,100℃以上干燥。

3.配制100ml 1mM HAuCl4:在双颈瓶中加入98ml双蒸水和2ml 50mM HAuCl4,或称取0.03938g HAuCl4溶于100ml双蒸水中。

4.在双颈瓶的两个口上分别接上冷凝管和塞子,加入磁力搅拌器并加热,此时应确保冷凝管中已通入流动水。

5.当观察到反应液充分沸腾,冷凝管中的冷凝水开始回流时(1drop/s),取出塞子,快速加入10ml 38.8mM 柠檬酸钠,并重新塞上塞子。

这是溶液的颜色会发生快速的变化,其顺序应为:淡黄色→无色→黑色→紫色→深红色。

继续加热回流15~20min。

6.停止加热,但持续搅拌,使反应系统自然冷却至室温(23~25℃),此过程大概需要2~4h。

若冷凝过夜,冷凝管中的冷暖水流应关掉。

7.将冷凝好的溶液用孔径0.45um的醋酸滤膜过滤。

8.测定最大吸收峰:以双蒸水作为空白,将500ul的纳米金溶液稀释至1ml,测定其在520nm 的吸光度。

标准的13nm金粒子溶液应在519nm左右有最大等离子吸收峰并且峰宽50nm,最大吸光度约为2.4。

9.用电子显微镜(TEM)进一步观察,粒子应为圆形。

10.制备好的纳米金粒子溶液可室温下储存在干净的棕色玻璃瓶或塑料瓶中,切勿冷藏,以防凝聚。

纳米金的制备及其应用

纳米金的制备及其应用

纳米金的制备及其应用纳米金是一种在化学、生物、电子等领域有广泛应用的纳米材料。

由于其独特的光学、电学、热学、化学等性质,已成为研究的热点。

本文将介绍纳米金的制备方法和在各个领域中的应用。

一、纳米金的制备目前,纳米金的制备方法主要包括化学法、物理法和生物法。

1. 化学法化学法主要是采用还原剂还原金盐制备纳米金。

还原剂中常用的有氢氯酸、硼氢化钠、氨水、次氯酸钠等。

其中,硼氢化钠是常用的还原剂,它可以在常温下还原金离子,制备出颗粒大小均匀的纳米金。

同时,在制备过程中可通过控制反应条件如pH值、温度、反应时间等来调节纳米粒子的大小和形貌。

2. 物理法物理法主要包括热蒸发法、电沉积法、激光还原法等。

其中,热蒸发法是最简单的方法,将金属加热到高温蒸发,通过凝结沉积的方式制备纳米金。

这种方法制备的纳米金颗粒分布不均匀,同时难以控制粒径大小。

3. 生物法生物法主要是利用生物体系合成纳米金,其中,酵母、细菌、植物等都可以用来制备纳米金。

这种方法制备的纳米金稳定性较好,不存在对人体的有害物质,因此在生命科学研究中应用较为广泛,如在类肝细胞药物代谢活性的测定中等。

二、纳米金的应用1. 光学应用纳米金具有强烈的吸收和散射光线的能力,因此在光学领域有着广泛的应用。

纳米金的表面增强拉曼散射(SERS)效应,使得其可用于生物分析和检测。

此外,纳米金还可以用于光学传感器和太阳能电池。

2. 医学应用纳米金在医学领域中有着广泛的应用,如用于癌症的诊断和治疗。

纳米金对癌细胞可以产生热效应,从而达到杀灭癌细胞的效果。

此外,纳米金还可以在癌症分子靶向治疗中发挥作用。

3. 生物学应用纳米金在生物学领域中也有重要的应用,如在药物传递、生物成像等方面。

纳米金的表面容易与生物大分子发生结合,可以用于制备生物传感器、生物标记等。

4. 电子学应用纳米金的电学性质表现出了很多独特的性能,如表面等离子共振等,使得其在电子学领域中有着广泛的应用,如在生物传感器和电子器件等方面。

金纳米的合成及应用

金纳米的合成及应用

金纳米的合成及应用金纳米是指尺寸在纳米尺度范围内的金微粒,一般指直径小于100纳米的金颗粒。

金纳米具有较大的比表面积和独特的物理、化学性质,使其在许多领域具有重要的应用价值。

金纳米的合成方法分为化学还原法、生物还原法、物理方法等多种方式。

下面将分别介绍金纳米的合成方法和应用。

一、金纳米的合成方法:1. 化学还原法:化学还原法是制备金纳米最常用的方法之一。

通过还原金盐溶液中金离子,可得到金纳米颗粒。

常见的还原剂有氢气、还原糖、硼氢化钠等。

该方法操作简单、成本低廉,可以控制金纳米颗粒的尺寸和形貌。

然而,化学还原法合成的金纳米往往需要使用有毒的还原剂,且合成过程中产生的废液处理不易。

2. 生物还原法:生物还原法利用微生物、植物或其代谢物来还原金离子,制备金纳米。

这种方法具有环境友好、生物可降解等优点。

目前,微生物合成金纳米的方法较为成熟,可以利用细菌菌株、酵母菌等微生物来合成金纳米。

植物合成金纳米的方法则包括提取植物组织中的金还原酶或利用植物提取物还原金离子。

3. 物理方法:物理方法包括热蒸发法、溅射法、溶液凝结法等。

例如,热蒸发法通过将金属蒸发到惰性气体或真空中,形成金膜,再利用物理方法将金膜剥离成纳米粒子。

这种方法合成的金纳米具有较高的结晶度和尺寸均一性。

二、金纳米的应用领域:1. 生物医学应用:金纳米在生物医学领域具有广泛的应用前景。

金纳米可以用作生物传感器,通过与生物分子的相互作用来检测疾病标志物。

此外,金纳米还可以用于癌症治疗方面,利用其在近红外光区域的表面等离子体共振效应,实现光热疗法,对肿瘤进行精确治疗。

2. 光学应用:金纳米具有表面等离子体共振效应,可以吸收和散射光线。

因此,在光学领域有着广泛的应用。

例如,金纳米可以用于增强拉曼散射光谱的灵敏度,用于检测微量物质。

此外,金纳米还可以用于光学透射电子显微镜(OTEM)等像超分辨显微技术,实现纳米尺度的成像。

3. 催化应用:金纳米具有优异的催化性能,可以用于催化反应。

纳米金的制备与表征[1]

纳米金的制备与表征[1]

制备纳米金,主要还 是采用还原剂,如柠檬酸 钠、硼氢化钠等,还原氯 金酸。氯金酸在还原剂作 用下,可聚合胶体 状态,故称为胶体金。用 还原法可以方便地从氯金 酸制备各种不同粒径、也 就是不同颜色的胶体金。
纳米金标记DNA后可作为纳米金探针进行核 酸核算检测。纳米金颗粒随直径的变化会呈现出 不同的颜色,此特征可用于核酸杂交检测。纳米 金标记DNA用于检测是一种具有很高选择性和灵 敏度的新的比色检测多核苷酸的方法,是利用纳 米金标记的寡核苷酸探针和靶序列杂交形成伸展 的金纳米颗粒—多核苷酸的多聚网络结构,并由 此引发粒子光学性质的变化,产生多核苷酸的杂 交信号。金纳米粒子在水中形成分散系俗称胶体 金,可以与巯基之间形成很强的Au-S共价键这使 得胶体金可与含巯基生物活性分子形成探针,可 用于多种生物体系的检测中。
固相检测模式及其应用
Taton等创立了一种将纳米金探针用于识别靶基因的固相检 测模式。 该模式采用预化学处理过的普通玻片或硅片等作为 固相支持物。
纳米金探针结合银增强法的固相检测模式
在固相支持物上修饰一段与靶基因序列一端互补的寡核苷酸链,我们称 其为捕获探针; 加入待测样品,与支持物上的捕获探针进行杂交; 将未 杂交上的核酸洗去; 加入表面修饰了寡核苷酸链的纳米金(13nm)探针, 该寡核苷酸链序列与靶基因的另一端互补; 纳米金探针与靶基因杂交并 冲洗后,在固相支持物上形成一种由捕获探针、靶基因、纳米金探针三 种成分组成的夹心结构。 最后,在存在靶基因的区域将出现红色斑点。 为了增强检测信号,可以在固相支持物上滴入由坏血酸和硝酸银溶液组 成的银增强液。 由于纳米金颗粒具有催化性,能催化溶液中的Ag+ 还原 成银,被还原出来的银附着在金颗粒的表面形成一层银壳,起到增强信 号的作用。在没有金颗粒的区域,只有极少的银离子存在,从而保证了 银染色的特异性。 信号的强弱与靶基因的量呈正比。 靶基因越多,支 持物表面被固定的纳米金颗粒越多,形成的银壳越厚,检测信号越强。

纳米金粒子的制备及其应用研究

纳米金粒子的制备及其应用研究

纳米金粒子的制备及其应用研究纳米金粒子是一种比一般金颗粒更小的微粒,通常不超过100纳米(1纳米=10的-9次方米)。

纳米金粒子制备技术已成为化学、物理、生物和医学等多领域研究的焦点。

在这篇文章中,我们将探讨纳米金粒子的制备方法和其在不同领域的应用。

纳米金粒子的制备方法纳米金粒子的制备方法有许多种,下面我们介绍其中几种比较常见的方法。

1. 化学还原法化学还原法是一种简单、高效和可控的方法,通过还原金离子溶液来制备金纳米粒子。

这种方法需要较少的前期准备和设备,并能得到较窄的分散度和较小的尺寸分布。

但化学还原法的缺点是其制备的纳米金粒子通常需要表面修饰才能稳定,否则它们会在溶液中迅速聚集。

2. 溶剂热法溶剂热法通常使用有机溶剂作为反应介质,在一定的温度和条件下,在其中溶解金离子并在还原剂存在条件下还原产生金纳米粒子。

这种方法可用于制备不同尺寸和形状的纳米金粒子。

与其他方法相比,溶剂热法能够产生自催化的还原剂反应,从而加速反应速度,提高金粒子的生长速率。

3. 微乳法微乳法通常使用有机溶剂和表面活性剂作为反应介质,在水相和油相之间形成微小的胶体结构。

通过在微乳液体系中添加还原剂和金离子,可以制备出各种形状和尺寸的纳米金粒子。

微乳法可以获得非常均匀的纳米金粒子,且粒径分散较小,质量较稳定。

纳米金粒子的应用1. 生物传感器由于纳米金粒子的独特性质,如高比表面积、高化学稳定性和可调基性等特点,使得它们成为生物传感器的理想候选材料。

纳米金粒子的表面可以修饰各种生物分子,如蛋白质和DNA,从而可检测生物标记物和细胞相互作用,并实现快速、敏感和特异的诊断应用。

2. 医学成像还原型纳米金粒子可以通过光学和磁共振成像技术进行检测,使其在医学成像中得到广泛应用。

纳米金粒子具有较好的生物相容性和组织渗透性,能够增加成像对比度和减少机械刺激,比传统成像材料具有更广阔的应用前景。

3. 催化剂纳米金粒子对电化学、光催化和热催化等反应具有优异的催化性能,这使其成为许多反应的理想催化剂。

纳米金制备

纳米金制备

纳米金制备2. 纳米金制备2.1 试剂和设备84消毒液、酸缸、去离子水、回流装置、电磁搅拌、氯金酸、柠檬酸三钠、0.22微米滤器、分光光度计、投射电子显微镜2.2 实验原理柠檬酸三钠还原氯金酸,形成胶体金颗粒。

一般可以制备16-147nm粒径的胶体金。

胶体金颗粒的大小取决与制备时加入柠檬酸三钠的量。

文献显示,200ml 0.01%氯金酸+6ml 1%柠檬酸三钠,可制备13nm的纳米金;200ml 0.01%氯金酸+2ml 1%柠檬酸三钠,可制备41nm的纳米金.2.3 胶体金质量的影响因素1)还原剂类型2)搅拌速度3)反应时间(沸腾时间、加入柠檬酸三钠的时间)4)器皿的清洁度5)环境、水质、试剂6)pH值2.4 相关溶液的配制1)0.01%氯金酸溶液。

0.02g氯金酸+200ml去离子水。

2)1%柠檬酸三钠溶液。

1g柠檬酸三钠+100ml去离子水。

2.5 实验步骤1)彻底清洗器皿。

84消毒液浸泡,酸缸过夜,去离子水冲洗,烘箱烘干备用。

2)纳米金制备。

0.01%氯金酸200ml,在油浴中加热至沸腾。

同时,使用磁力搅拌子以最大速率搅拌。

当冷凝管中出现第一滴回流时,加入新鲜配制的1%柠檬酸三钠溶液6ml。

颜色迅速变化,由黄色→黑色→紫色→深蓝→酒红色,至溶液变为透明的酒红色反应15min,停止加热,并继续搅拌,冷却至室温。

用双蒸水定容至原体积。

3)保存。

用0.22微米的硝酸纤维尼龙膜过滤,4摄氏度保存。

2.6 纳米金制备问题1)常用试剂的处理方式2)纳米金储存时间,容器和温度3)200ml 0.01%氯金酸能制备多少纳米金4)纳米金颗粒粒径的控制方式5)器皿的清洁方式6)纳米金标记蛋白。

纳米金的制备

纳米金的制备

氯金酸(H A U C14)是主要还原材料,常用还原剂有柠檬酸钠、鞣酸、抗坏血酸、白磷、硼氢化钠等.根据还原剂类型以及还原作用的强弱,可以制备0。

8nm 〜1 5 0nm不等的胶体金.最常用的制备方法为柠檬酸盐还原法.具体操作方法如下:(1)将HAu C 14先配制成0.01%水溶液,取10 0 mL加热至沸.(2)搅动下准确加入一定量的1%柠檬酸三钠(Na3C6H5O7・2 H2O)水溶液。

(3)继续加热煮沸15 min.此时可观察到淡黄色的氯金酸水溶液在柠檬酸钠加入后很快变灰色,续而转成黑色,随后逐渐稳定成红色。

全过程约2〜3min。

(4)冷却至室温后用蒸馏水恢复至原体积。

用此法可制备16〜14 7 nm粒径的胶体金.金颗粒的大小取决于制备时加入的柠檬酸三钠的量。

表1 9-1四种粒径胶体金的制备及特性胶体金粒径/ nm 1 %柠檬酸二钠加入量/mL胶体金特性呈色16 2.00橙色 5 1 824.5 1。

50橙红522411。

00红色52571。

5 0。

70紫色535*还原100mL 0。

01%HA U C14所需量为.注意事项•氯金酸易潮解,应干燥、避光保存。

A.氯金酸对金属有强烈的腐蚀性,因此在配制氯金酸水溶液时,不应使用金属药匙称量氯金酸。

A.用于制备胶体金的蒸馏水应是双蒸馏水或三蒸馏水,或者是高质量的去离子水4・是以制备胶体金的玻璃容器必须是绝对清洁的,用前应先经酸洗并用蒸馏水冲净。

最好是经硅化处理的,硅化方法可用5%二氯甲硅烷的氯仿溶液浸泡数分钟,用蒸馏水冲净后干燥备用。

A・胶体金的鉴定和保存:胶体金的制备并不难,但要制好高质量的胶体金却也并非易事。

因此对每次制好的胶体金应加以检定,主要检查指标有颗粒大小,粒径的均一程度及有无凝集颗粒等。

肉眼观察是最基本也是最简单和方便的检定方法,但需要一定的经验.良好的胶体金应该是清亮透明的,若制备的胶体金混浊或液体表面有漂浮物,提示此次制备的胶体金有较多的凝集颗粒。

纳米金制备

纳米金制备

纳米金制备纳米金的制备一、实验药品氯金酸、柠檬酸钠、二蒸水、超纯水、铬酸洗液(H2SO4/K2Cr2O7)二、实验器材精密电子天平、电动搅拌器、500mL圆底烧瓶、100mL烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、1000μL移液枪三、实验步骤①玻璃器皿的清洁据文献表明,玻璃器皿的清洁是纳米金制备成功与否的关键,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形成,形成颗粒大小不一、颜色微红、无色或浑浊不透明的溶液。

所以在制备纳米金之前,必须认真地清洗所有玻璃器皿,先用自来水和一般的洗涤剂将所有玻璃器皿清洗一遍,然后用铬酸洗液(H2SO4/K2Cr2O7)充分浸泡,24小时之后用清水将铬酸洗液冲洗干净,最后再用高纯水冲洗3-4遍,放入烘箱中充分干燥后,待用。

通过此方法处理过的玻璃器皿不需要硅化处理,可以直接制备胶体金,也可以用已经制备的胶体金溶液用同等大小颗粒的金溶液去包被所有的玻璃器皿的表面,然后弃去,再用蒸馏水清洗,即可使用,因为它减少了金颗粒的吸附作用。

②溶液的配制氯金酸(HAuCl4)水溶液的配制:将1g氯金酸一次溶解于新鲜的高纯水中,用100mL容量瓶配成1%的水溶液,移置于100mL广口瓶中,放置于阴暗处保存。

柠檬酸钠溶液的配制:将1g柠檬酸钠一次性溶解于新鲜的高纯水中,用100mL容量瓶配制成的1%水溶液,移置于100mL广口瓶中,放置于阴暗处保存。

所有配制试剂的容器均按照上述要求的酸处理洗净。

③实验步骤按班级人数分为1组~4组。

1组作为对照组,第2组探究不同反应温度对纳米金颗粒大小形成的影响;第3组探究还原剂浓度对纳米金颗粒大小形成的影响;第4组探究在温度及其还原剂浓度同时变化对纳米金颗粒大形成的影响。

实验过程中,由于在一定范围内的搅拌强度和搅拌时间对制备纳米金影响不大,但考虑到化学反应的需要和水蒸发过多对实验结果造成的不良影响,实验时搅拌强度以不产生漩涡、搅拌时间控制在 15min左右。

纳米金线 合成方法

纳米金线 合成方法

纳米金线合成方法引言纳米金线是一种具有很高应用潜力的纳米材料,其具有优异的电子、光学和磁学性能,因此在微电子、光电子和生物传感等领域具有广泛的应用。

本文将介绍纳米金线的合成方法,包括物理方法和化学方法。

物理方法物理方法主要是通过物理手段来合成纳米金线,包括电子束蒸发、溅射、热拉伸和光刻等。

1. 电子束蒸发电子束蒸发是一种常用的纳米金线合成方法。

它通过将金属材料放置在真空腔中,然后使用电子束来加热金属,使其蒸发并沉积在基底上。

通过控制蒸发的条件和基底的形状,可以得到不同直径和长度的纳米金线。

2. 溅射溅射是一种利用离子轰击金属靶材,使其原子从靶材上脱落并沉积在基底上的方法。

溅射可以通过控制离子束的能量和靶材的成分来得到不同直径和形状的纳米金线。

3. 热拉伸热拉伸是一种利用高温将金属线拉长,使其直径变细的方法。

通过控制拉伸的条件和金属线的起始直径,可以得到不同直径和长度的纳米金线。

4. 光刻光刻是一种利用光敏材料和光刻胶来制作微细结构的方法。

通过将金属薄膜沉积在光刻胶上,并使用光刻机进行曝光和显影,可以得到不同形状和尺寸的纳米金线。

化学方法化学方法主要是通过化学反应来合成纳米金线,包括溶液法、气相法和电化学法等。

1. 溶液法溶液法是一种常用的纳米金线合成方法。

它通过将金属盐溶解在溶剂中,然后加入还原剂或模板剂,使金属离子还原成金属原子并沉积在模板上。

通过控制溶液的成分和反应条件,可以得到不同直径和形状的纳米金线。

2. 气相法气相法是一种利用气相反应来合成纳米金线的方法。

它通过将金属前驱物蒸发并与气相中的其他化学物质反应,使金属原子沉积在基底上。

通过控制气相反应的条件和金属前驱物的成分,可以得到不同直径和长度的纳米金线。

3. 电化学法电化学法是一种利用电化学反应来合成纳米金线的方法。

它通过在电化学池中将金属离子还原成金属原子,并使其沉积在电极上。

通过控制电化学池的成分和电流密度,可以得到不同直径和形状的纳米金线。

13nm纳米金的制备[教程]

13nm纳米金的制备[教程]

13nm纳米金的制备一、所需仪器设备:通风橱,双颈圆底烧瓶,热磁力搅拌器,球形冷凝管,橡皮塞,橡皮管,紫外分光光度计,透射电子显微镜(TEM)。

二、试剂:盐酸,硝酸,HAuCl4(粉末或溶液),柠檬酸钠。

三、步骤:1.制备王水,HCl:HNO3=3:1于烧杯中。

(王水必须现用现配,不能储存在密闭容器中,以免引起爆炸。

)此步操作应在通风橱中进行。

2.取200ml双颈圆底烧瓶,磁力搅拌棒,塞子(橡皮塞)和冷凝管放入王水中至少浸泡15min,然后依次用大量的去离子水和双蒸水冲洗这些玻璃器皿,100℃以上干燥。

3.配制100ml 1mM HAuCl4:在双颈瓶中加入98ml双蒸水和2ml 50mM HAuCl4,或称取0.03938g HAuCl4溶于100ml双蒸水中。

4.在双颈瓶的两个口上分别接上冷凝管和塞子,加入磁力搅拌器并加热,此时应确保冷凝管中已通入流动水。

5.当观察到反应液充分沸腾,冷凝管中的冷凝水开始回流时(1drop/s),取出塞子,快速加入10ml 38.8mM 柠檬酸钠,并重新塞上塞子。

这是溶液的颜色会发生快速的变化,其顺序应为:淡黄色→无色→黑色→紫色→深红色。

继续加热回流15~20min。

6.停止加热,但持续搅拌,使反应系统自然冷却至室温(23~25℃),此过程大概需要2~4h。

若冷凝过夜,冷凝管中的冷暖水流应关掉。

7.将冷凝好的溶液用孔径0.45um的醋酸滤膜过滤。

8.测定最大吸收峰:以双蒸水作为空白,将500ul的纳米金溶液稀释至1ml,测定其在520nm 的吸光度。

标准的13nm金粒子溶液应在519nm左右有最大等离子吸收峰并且峰宽50nm,最大吸光度约为2.4。

9.用电子显微镜(TEM)进一步观察,粒子应为圆形。

10.制备好的纳米金粒子溶液可室温下储存在干净的棕色玻璃瓶或塑料瓶中,切勿冷藏,以防凝聚。

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Seeding Growth for Size Control of5-40nm DiameterGold NanoparticlesNikhil R.Jana,*Latha Gearheart,and Catherine J.Murphy* Department of Chemistry and Biochemistry,University of South Carolina,631Sumter Street,Columbia,South Carolina29208Received March22,2001.In Final Form:August7,2001Following a seeding growth approach,gold nanoparticles of diameters5-40nm were prepared with 10-15%standard deviation in diameter from3.5(0.7nm gold particle seeds.Particle size can be controlled by varying the ratio of seed to metal salt,and thus any size in the range5-40nm can be prepared.The method can also be scaled up to produce10-100mg of gold nanoparticles.IntroductionMetal particles in the nanometer size regime show characteristic size-dependent properties different from bulk metals with the most significant size effects occurring for1-10nm diameters.1-7Consequently,extensive in-vestigations involving metallic,especially gold,nanopar-ticles as building blocks for nanoscale materials and devices are currently underway.8-19To expedite such studies,bulk quantities of particles of uniform size are necessary.There are many synthetic methods to make gold nanoparticles;20-39however,only a few methods produce particles of uniform size.The most common approach involves citrate reduction of a gold salt to produce 12-20nm size gold particles with a relatively narrow size distribution(standard deviation,∼10-16%).20,21The most popular method for producing smaller gold particles was developed by Brust et al.This method utilizes borohydride reduction of gold salt in the presence of an alkanethiol capping agent to produce1-3nm particles.22 By varying the thiol concentration,sizes can be controlled between2and5nm.23Phosphine-stabilized gold clusters (1.4(0.4nm)have also been prepared and further converted to thiol-capped clusters by ligand exchange in order to improve their stability,24-30and recently phos-phine-stabilized monodispersed gold particles(1.5(0.4 nm)were prepared using a similar protocol to the Brust method.30Most of the other methods to make small gold clusters (1-5nm)take advantage of the strong capping action of thiols.31,34,36Capping agents include disulfides,31polymers with mercapto and cyano functional groups,34and den-drimers.32,33Varying the capping agent concentration allows for size control between1and4nm with good monodispersity,but any attempts to make larger size particles(>5nm)with these procedures lead to a wider particle size distribution(standard deviation∼25-100%),23,39and further narrowing of size distribution is required.40-43Occasionally,aging,annealing,or ligand*To whom correspondence should be addressed.E-mail murphy@ and jana@.(1)Creighton,J.A.;Eadon,D.G.J.Chem.Soc.,Faraday Trans. 1991,87,3881.(2)Henglein,A.J.Phys.Chem.1993,97,5457.(3)Belloni,J.Curr.Opin.Colloid Interface.Sci.1996,1,184.(4)Valden,M.;Lai,X.;Goodman,D.W.Science1998,281,1647.(5)Link,S.;Burda,C.;Wang,Z.L.;El-Sayed,M.A.J.Chem.Phys. 1999,111,1255.(6)Link,S.;El-Sayed,M.A.J.Phys.Chem.B1999,103,8410.(7)Hodak,J.H.;Henglein,A.;Hartland,G.V.J.Phys.Chem.B 2000,104,9954.(8)Schmid,G.;Hornyak,G.L.Curr.Opin.Solid State Mater.Sci. 1997,2,204.(9)Whetten,R.L.;Shafigullin,M.N.;Khoury,J.T.;Schaaff,T.G.; Vezmar,I.;Alvarez,M.M.;Wilkinson,A.Acc.Chem.Res.1999,32,397.(10)Dirix,Y.;Bastiaansen,C.;Caseri,W.;Smith,P.J.Mater.Sci. 1999,34,3859.(11)Dirix,Y.;Bastiaansen,C.;Caseri,W.;Smith,P.Adv.Mater. 1999,11,223.(12)Caseri,W.Macromol.Rapid Commun.2000,21,705.(13)Kell,A.J.;Stringle,D.L.B.;Workentin,.Lett.2000, 2,3381.(14)Labande,A.;Astruc,mun.2000,1007.(15)Wu,M.L.;O’Neill,S.A.;Brousseau,L.C.;McConnell,W.P.; Shultz,D.A.;Linderman,R.J.;Feldheim,mun.2000, 775.(16)Hainfeld,J.F.;Powell,R.D.J.Histochem.Cytochem.2000,48, 471.(17)Templeton,A.C.;Wuelfing,M.P.;Murray,R.W.Acc.Chem. Res.2000,33,27.(18)Martin,J.E.;Wilcoxon,J.P.;Odinek,J.;Provencio,P.J.Phys. Chem.B2000,104,9475.(19)Pileni,M.P.;Tanori,J.;Filankembo,A.Colloid Surf.A1997, 123,561.(20)Turkevich,J.;Garton,G.;Stevenson,P.C.J.Colloid Sci.1954, 9,26.(21)Frens,G.Nature1973,241,20.(22)Brust,M.;Walker,M.;Bethell,D.;Schiffrin,D.J.;Whyman,R. mun.1994,801.(23)Hostetler,M.J.;Wingate,J.E.;Zhong,C.J.;Harris,J.E.;Vachet, R.W.;Clark,M.R.;Londono,J.D.;Green,S.J.;Stokes,J.J.;Wignall, G.D.;Glish,G.L.;Porter,M.D.;Evans,N.D.;Murray,ngmuir 1998,14,17.(24)Schmid,G.;Pfeil,R.;Boese,R.;Bandrmann,F.;Meyer,S.;Calis,G.H.M.;van der Velden,J.W.A.Chem.Ber.1981,114,3634.(25)Rapoport,D.H.;Vogel,W.;Colfen,H.;Schlogl,R.J.Phys.Chem. 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Chem.1995,99,7036.6782Langmuir2001,17,6782-678610.1021/la0104323CCC:$20.00©2001American Chemical SocietyPublished on Web10/02/2001exchange improves size dispersion,but at the expense of small particle size.18,28Difficulty in controlling the nucleation and growth steps occurring at intermediate stages of particle formation results in a broad particle size distribution.3For the citrate reduction method,citrate acts both as a reducing agent and as a capping agent,and due to its weak reducing and capping character,the average size is relatively large.In comparison,the Brust method uses a strong reducing agent(NaBH4),causing more nucleation,and a strong capping agent(alkanethiol)which drastically inhibits growth.Even with a strong capping agent,however, Murray et al.have shown that thiol-capped particles slowly grow within the following60h of preparation.43 Another common approach for controlling the size of nanoparticles is seeding growth.44-55In seeding growth methods,small metal particles are prepared first and later used as seeds(nucleation centers)for the preparation of larger size particles.Recently,seeding growth methods were developed for size control of Au,Ag,Ir,Pd,and Pt particles.48-55Providing a controlled number of preformed seeds(as nucleation centers)and a growth condition that inhibits any secondary nucleation,the particle size can be controlled simply by varying the ratio of seed to metal salt.However,difficulty in finding a suitable growth condition that inhibits additional nucleation during the growth stage limits the application of such methods.46,47 In general,these conditions include using a reducing agent too weak to reduce the metal salt(in the growth stage) without the presence of seeds.We have observed in other work that the presence of seeds often induced further nucleation rather than growth when the ratio of seed to metal salt was relatively small,resulting in a broad size distribution.56To avoid additional nucleation,a step by step particle enlargement method was more useful, allowing a large seed to metal salt ratio to be maintained throughout successive growth steps.56Another limitation of seeding growth is the lack of availability of smaller seeds with a narrow size distribution,and thus small particles1-10nm are difficult to synthesize.In this paper,we used3.5nm(standard deviation∼20%) gold particles as seeds to prepare gold nanoparticles in the size range5-40nm that are relatively uniform in size (standard deviation∼10-15%).The gold seeds were prepared by borohydride reduction of gold salt in the presence of citrate,a capping agent.52Secondary nucle-ation during the growth stage was inhibited by carefully controlling the growth conditions using a weak reducing agent,aqueous surfactant,and performing step by step seeding.In addition,the presence of surfactant stabilizes the particles for over1month.Experimental SectionMaterials.Trisodium citrate(Fisher),HAuCl4‚3H2O(Sigma), ascorbic acid(Aldrich),NaBH4(Mallinckrodt),and cetyltrim-ethylamonium bromide(CTAB)(Aldrich)were used as received. Ultrapure deionized water(Continental Water Systems)was used for all solution preparations.All glassware was cleaned with aqua regia.Preparation of3.5(0.7nm Gold Seed.A20mL aqueous solution containing2.5×10-4M HAuCl4and2.5×10-4M trisodium citrate was prepared in a conical flask.Next,0.6mL of ice-cold,freshly prepared0.1M NaBH4solution was added to the solution while stirring.The solution turned pink immediately after adding NaBH4,indicating particle formation.The particles in this solution were used as seeds within2-5h after preparation. Here,citrate serves only as a capping agent since it cannot reduce the gold salt at room temperature(25°C).Preparation of Growth Solution.A200mL aqueous solution of2.5×10-4M HAuCl4was prepared in a conical flask. Next,6g of solid cetyltrimethylammonium bromide(0.08M final concentration)was added to the solution,and the mixture was heated until the solution turned a clear orange color.The solution was cooled to room temperature and used as a stock growth solution.Seeding Growth.Four sets of50mL conical flasks were labeled A,B,C,and D.In set A,7.5mL of growth solution was mixed with0.05mL of freshly prepared0.1M ascorbic acid solution.Next,2.5mL of seed solution was added while stirring. Stirring continued for10min after the solution turned wine red. Particles prepared this way were spherical with a diameter of 5.5(0.6nm.Similarly,9mL of growth solution and0.05mL of0.1M ascorbic acid solution were mixed as set B,and1.0mL of seed solution was added while vigorously stirring.Stirring continued for10min.The solution’s final color was deep red.Particles prepared this way were spherical with a diameter of8.0(0.8 nm.The particles prepared here were used as seeds in set C30 min after preparation.In set C,9mL of growth solution was mixed with0.05mL of 0.1M ascorbic acid solution,and1.0mL from set B was added while stirring vigorously.Stirring was continued for10min.The final color of the solution was reddish brown.Particles prepared in this way were roughly spherical with a diameter of17(2.5 nm.This solution was used as seed in set D30min after preparation.In set D,9mL of growth solution was mixed with0.05mL of 0.1M ascorbic acid solution,and1.0mL from set C was added while stirring vigorously.Stirring continued for the next10min, and the final color of the solution was brown.Particles prepared this way consisted of a mixture of spheres(37(5nm diameter) and rods(with an average major axis of200nm and minor axis of17nm).The solutions A,B,C,and D were stable for more than a month due the presence of CTAB as a particle stabilizer.Each solution,A-D,contained2.5×10-4M gold(atoms).Thiol Capping and Subsequent Solvent Extraction.First, 10µL of dodecanethiol was added to10mL of particle solution (to make17-fold excess of dodecanethiol compared to gold)and stirred for1h.Next,20mg of KI and0.5mL of toluene were added to the particle solution and shaken for1-2min.The upper toluene portion was red due to particle extraction,and the water phase was colorless.The KI was added to enhance phase transfer. Often salts or acids are added to induce nanoparticle phase transfer by screening the interparticle electrostatic repulsion.57-59 We tested HCl,NaCl,and NaBr;however,the phase separation using these acid and salts was slower(separation after24h)(40)Whetten,R.L.;Khoury,J.T.;Alvarez,M.M.;Murthy,S.;Vezmar,I.;Wang,Z.L.;Stephens,P.W.;Cleveland,C.L.;Luedtke,W.D.; Landman,U.Adv.Mater.1996,8,428.(41)Schaaff,T.G.;Knight,G.;Shafigullin,M.N.;Borkman,R.F.; Whetten,R.L.J.Phys.Chem.B1998,102,10643.(42)Schaaff,T.G.;Whetten,R.L.J.Phys.Chem.B2000,104,2630.(43)Chen,S.W.;Templeton,A.C.;Murray,ngmuir2000, 16,3543.(44)Zsigmondy,R.;Thiessen,P. A.Das kolloide Gold;Akad. Verlagsges:Leipzig,1925.(45)Turkevich,J.;Hillier,J.Anal.Chem.1949,21,475.(46)Overbeek,J.Th.G.Adv.Colloid Interface Sci.1982,15,251.(47)Wiesner,J.;Wokaun,A.Chem.Phys.Lett.1989,157,569.(48)Schneider,S.;Halbig,P.;Grau,H.;Nickel,U.Photochem. Photobiol.1994,60,605.(49)Watzky,M.A.;Finke,R.G.Chem.Mater.1997,9,3083.(50)Brown,K.R.;Natan,ngmuir1998,14,726.(51)Brown,K.R.;Walter,D.G.;Natan,M.J.Chem.Mater.2000, 12,306.(52)Henglein,A.;Giersig,M.J.Phys.Chem.B1999,103,9533.(53)Henglein,ngmuir1999,15,6738.(54)Teranishi,T.;Miyake,M.Chem.Mater.1998,10,594.(55)Teranishi,T.;Hosoe,M.;Tanaka,T.;Miyake,M.J.Phys.Chem. B1999,103,3818.(56)Jana,N.R.;Gearheart,L.;Murphy,C.J.Chem.Mater.2001, 13,2313.(57)Hirai,H.;Aizawa,H.;Shiozaki,H.Chem.Lett.1992,1527.(58)Sarathy,K.V.;Kulkarni,G.U.;Rao,mun. 1997,537.(59)Pal,T.;Sau,T.K.;Jana,N.R.J.Colloid Interface Sci.1998, 202,30.Gold Nanoparticles Langmuir,Vol.17,No.22,20016783compared to using KI,which occurred in5-6h.Similar results were observed for the phase transfer of Ag nanoparticles.59 Procedure for Scaling Up.Seeding growth was performed similar to the procedure outline above for sets A,B,C,and D, but with higher concentrations of seed and gold salt.The procedure for the3.5nm seed preparation was the same.(Seed solutions prepared from concentrated gold salt were unstable.) The growth solution contained the same CTAB concentration but10times more HAuCl4(2.5×10-3M).The volume of growth solution used in each set,labeled A′,B′,C′,and D′,was the same as above.For sets A′and B′,10times more volume of3.5nm seed was used(25and10mL,respectively).1.0mL of B′was used for preparing C′,and1.0mL of C′was used for preparing D′.Ten times more volume of ascorbic acid(0.1M)was used for all sets. The samples were centrifuged or extracted in toluene,depending on the particle size,to concentrate the particles and remove excess surfactant.This procedure was also scaled up by increasing the volume of growth solution to100mL and accordingly increased the volume of the seed solutions and ascorbic acid solution.Thus, we can prepare10-100mg of solid particles(including CTAB) that can be redispersed.Instrumentation.Absorption spectra of the prepared solu-tions were measured using a CARY500Scan UV-vis-NIR spectrophotometer.Transmission electron microscopy(TEM) images were acquired with a JEOL JEM-100CXII electron microscope.TEM grids were prepared by placing1µL of the particle solution on a carbon-coated copper grid and drying at room temperature.TEM images were made from different parts of the grid and with different magnifications.Approximately200 particles were counted and measured for size distribution using AMT Kodak digital camera software.Results and DiscussionThe orange color of the gold salt in the CTAB solution disappeared when ascorbic acid was added.We have attributed this color change to the reduction of Au3+to Au+according to the reduction potential of Au3+/Au+(+0.8 V vs NHE in the presence of Br-)and ascorbic acid(+0.13 V vs NHE).However,the reduction of Au+to Au0does not occur,and we do not observe the gold plasmon band indicative of Au0nanoparticles even after24h.This indicates that ascorbic acid is too weak to reduce Au+under our experimental conditions.However,the gold salt reduction to elemental gold nanoparticles occurs in the presence of3.5nm seed particles.This is consistent with our earlier work in which we observed that the rate of gold salt reduction by ascorbic acid was enhanced in the presence of12nm size gold particle seeds.56Seeding growth methods,involving the growth of small particles(seeds)into larger particles,were used to prepare different sized gold nanoparticles.We followed either one step or step by step seeding growth depending on the target particle size.Step by step seeding employs subsequently prepared larger particles as seeds for later stage particle enlargement.Three sets of spherical particles corresponding to sets A,B,and C having diameters of5.5(0.6,8.0(0.8and 17(2.5nm,respectively,were prepared from the3.5( 0.7nm seed by this seeding growth method(Table1).The 5.5and8.0nm particles were prepared by one-step seeding but by varying the ratio of seed to metal salt.The17nm size particles were prepared by step by step seeding where 3.5and8nm particles were used as seeds in the first and second steps of the growth processes,respectively.When 17nm particles were used as seed for further size enlargement,a fraction of particles were nonspherical (rodlike,oblate,and platelike)in shape.For example,in set D we prepared37(5nm spheres with a significant amount(∼10%)of rods(∼200nm major axis and17nm minor axis).By centrifugation,the rods were removed from the solutions of spheres.When one-step seeding was used to make particles20-50nm in size using3.5nm seeds,short rods(with∼60nm major axis and16nm short axis)and plates were formed.60The UV-vis spectra,TEM images,and histograms for different size particles are shown in Figures1,2,and3, respectively.The particle plasmon absorption band at524 nm becomes sharp and intense with increasing particle size from3.5to37nm.The plasmon band red shifts from 520to530nm for particle sizes between3.5and37nm. The absorbance increase for37nm size particles was not prominent(∼2%)because some of the gold salt reduced to form rods(∼10%in number)which were subsequently separated.The calculated molar extinction coefficients for the different size gold particles are given in Table1. These values increase linearly with the particle volume and are on the order of or greater than the absorptivity of organic dyes.The extinction coefficient values of our particles are consistent with other results.6The relative standard deviation of the average particle size decreased (compared to seed)for5.5and8.0nm size particles (standard deviation11%and10%,respectively)but became wider for17nm diameter particles(standard deviation15%)due to the formation of nonspherical shapes.For37nm particles polydispersity was very high due to the formation of rods and plates.When spheres(60)Jana,N.R.;Gearheart,L.;Murphy,C.J.J.Phys.Chem.B2001, 105,4065.Table1.Data for Gold Nanoparticles sample,measdparticle diam(nm),%SDcalcdparticle size(nm)aplasmonband max(nm),M-1cm-1(molesparticles)b seed,3.5(0.7,20%5200.4×107 A,5.5(0.6,11% 5.6524 1.8×107 B,8.0(0.8,10%7.55247.0×107 C,17(2.5,15%1652478×107 D,37(5,14%35530540×107a See text for formula.b We estimated the concentration of nanoparticles produced from knowing the total amount of Au atoms in solution for seed plus gold from the added salt and then determining how many atoms would fit in each particle.The volume of a sphere corresponding to the seed or the resultant particle was calculated,and the total number of atoms fitting into each volume was determined using the crystal structure of gold(cubic unit cell )4.0786Åon edge,4gold atoms/unit cell),giving us the average number of atoms/particle.The number of particles in each sample was calculated by dividing the total number of gold atoms by the atoms/particle.This was converted to number of moles of particles/liter.Figure1.UV-vis spectra of3.5(0.7nm gold seed and the larger gold particles prepared from seed.The spectra for the 37(5nm sample was taken after separation of rods.The gold concentration(in terms of gold salt)was10-4M for all sizes.6784Langmuir,Vol.17,No.22,2001Jana et al.were separated from rods and plates,the standard deviation of the 37nm size particles was 14%.The utility of our synthetic method is that the desired size particles are prepared by varying the seed to metal salt ratio.The expected size can be calculated from a simple theoretical equation:r )r seed {([M added ]+[M seed ])/[M seed ]}1/3where r s and r indicate particle radius for seed and larger particle,respectively,and [M seed ]and [M added ]indicate metal concentrations in seed and added ion,respec-tively.45,46,48Table 1compares the calculated and experi-mental results.The measured diameters closely match the calculated diameters (the calculation assumes only growth occurs to give spherical particles)and provides support for the notion that only growth occurs in our experiments.Surface derivatization of nanoparticles is often neces-sary to control their self-assembly and physical proper-ties.17,61Successful surface derivatization has been achieved by ligand exchange reactions of alkanethiol-capped gold particles with other functionalized thiol derivatives.17Such derivatization processes often lead to particle aggrega-tion.29Our surfactant stabilized gold nanoparticles have two advantages in this respect.First,the particle stabi-lization does not involve the formation of a strong metal -ligand bond (as in gold particle -thiol composite),and the surfactant can be easily removed.Second,the presence of a surfactant can solubilize the organic functional com-pounds that are otherwise insoluble in water.We have surface derivatized our nanoparticles with dodecanethiol,a widely used surface derivatizing agent,17,61to make the particles hydrophobic and extractable in organic solvent.Particles of 3.5-8nm in size were extracted into organic solvent after thiol capping.Dodecanethiol capped 8(0.8nm particles showed a tendency to form a superlatice viaself-assembly (Figure 4).Particles >8nm were not extracted into the organic solvent even after thiol capping and formed particle films at the aqueous -organic inter-face.Sastry et al.observed a similar film formation during the solvent extraction of carboxylic acid-derivatized 13nm gold particles in the presence of octadecylamine.62They also observed a size dependence for the particle partition-ing process.63,64Pileni et al.observed the influence of particle size and alkyl chain length on the extraction of alkanethiol-capped Ag 2S into organic phase.65Particles 2-5nm in size can be extracted into organic solvent but 7.6nm particles cannot,even after varying the alkyl chain length.65This size-dependent solvent extraction behavior has been used for separation of different sized particles(61)Collier,C.P.;Vossmeyer,T.;Heath,J.R.Annu.Rev.Phys.Chem.1998,49,371.(62)Mayya,K.S.;Sastry,ngmuir 1999,15,1902.(63)Mayya,K.S.;Sastry,M.J.Phys.Chem.B 1997,101,9790.(64)Gole,A.M.;Sathivel,chke,A.;Sastry,M.J.Chromatogr.A 1999,848,485.(65)Motte,L.;Pileni,M.P.J.Phys.Chem.B 1998,102,4104.Figure 2.TEM image of larger gold particles prepared from seed:(a)5.5(0.6,(b)8.0(0.8,(c)17(2.5,and (d)37(5nm after separation of rods.The 5.5(0.6nm particles were extracted into toluene after thiol capping for TEM in order to remove excess surfactant.The other size particles were separated from excess surfactant bycentrifugation.Figure 3.Histograms of gold particles grown from 3.5nm seed:(a)5.5(0.6,(b)8.0(0.8,(c)17(2.5,and (d)37(5nm after separation of rods.Gold Nanoparticles Langmuir,Vol.17,No.22,20016785and to narrow the particle size distribution.19,61The exact mechanism of the phase transfer is not well established;however,it is related to the formation of a stable hydrophobic monolayer of thiols on the particle surface,where the stability depends on particle size.65Many studies involving nanoparticles need appreciable amounts of particles in the solid phase.The Brust method of making gold nanoparticles allows for this,but few other methods are conducive to scaling up.22Accordingly,we prepared more concentrated solutions of nanoparticles.The method works well for a 10-fold increase in reagent concentrations but with a compromise in standard devia-tion (∼20%)for gold nanoparticles 5.5nm in size.However,for our 8,17,and 37nm size particles,the standard deviations were 10-15%.For 37nm size particles,formation of rods are suppressed,possibly due to less availability of rodlike micelles at high reagent concentra-tions.66Seeding growth methods have been employed to prepare gold particles of varied sizes,from 20to 50nm.50-53Unfortunately,the preparation of particles less than 10nm by seeding growth has been problematic because of the difficulty in preparing small,monodisperse seeds and because of the tendency for both particles and seeds toaggregate.51,67In this work we used citrate-capped,borohydride-reduced 3.5nm (standard deviation 20%)size gold particles as the seed.We have used an aqueous surfactant (CTAB)media for a growth environment which inhibited particle aggregation during growth and stabi-lized the particles after they formed.Earlier,Natan et ed citrate-capped,borohydride-reduced 2.6nm and citrate-reduced 12nm gold particles for making particles >20nm and observed a decrease,or focusing,of the percent relative standard deviation of the average particle size as the particles grew.51Henglein et ed ∼2nm particles as seed (prepared by γirradiation in the presence of polymer)to make 5-50nm particles with particle size distribution focused for 53nm (standard deviation ∼13%)compared to 5nm (standard deviation ∼44%)particles.53Our results indicate a similar focusing of the size distribution with increasing particle size from 3.5to 8nm.However,for particles larger than 8nm,the appear-ance of nonspherical faceted shapes,rods,and plates contribute to the size polydispersity.For diffusion-controlled growth,the particle size distribution should be focused with increasing size since small particles will grow faster than larger particles.68-70The particle mediated growth of metal nanoclusters has been extensively stud-ied.7,71The presence of particles strongly catalyzes the reduction and growth processes,and hence a diffusional growth mechanism may be contributing to growth.ConclusionWe have developed a seeding growth approach to prepare gold nanoparticles 5-40nm in diameter with a very narrow size distribution (SD ∼10-15%).The particle sizes can be easily manipulated by varying the ratio of seed to metal salt.To avoid any secondary nucleation,a step by step particle enlargement is more effective than a one-step seeding method.In addition,this method can be used for larger scale synthesis of gold nanoparticles.Acknowledgment.We thank the National Science Foundation for funding this research.LA0104323(66)Tornblom,M.;Henriksson,U.J.Phys.Chem.B 1997,101,6028.(67)Mallick,K.;Wang,Z.L.;Pal,T.J.Photochem.Photobiol.A 2001,140,75.(68)Reiss,H.J.Chem.Phys.1951,19,482.(69)Peng,X.G.;Wickham,J.;Alivisatos,A.P.J.Am.Chem.Soc.1998,120,5343.(70)Liu,H.;Penner,R.M.J.Phys.Chem.B 2000,104,9131.(71)Gachard,E.;Remita,H.;Khatouri,J.;Keita,B.;Nadjo,L.;Belloni,J.New J.Chem.1998,22,1257.Figure 4.TEM image of the self-assembly of dodecanethiol-capped 8.0(0.8nm gold particles.6786Langmuir,Vol.17,No.22,2001Jana et al.。

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