EGCG为还原剂的银纳米材料绿色制备与应用

论文摘要

植物提取物表没食子儿茶素没食子酸酯（简称EGCG）是一个小分子多羟基化合物,具有良好的生物相容性和还原性,可用于绿色合成贵金属纳米材料。本论文通过改变EGCG的用量、反应温度和添加不同的表面活性剂等实验参数,绿色合成了多形貌的银纳米材料。并以所得银纳米材料薄膜作为基底,研究它们对探针分子的表面拉曼活性（SERS）。EGCG稳定的银溶胶具有独特的光学性质,而Pb2+等重金属离子与功能化分子EGCG的相互作用会导致银溶胶颜色的明显改变,以致产生EGCG保护的银纳米粒子的絮凝作用,此性质可被用来进行Pb2+离子等重金属的识别和检测。本论文主要包括以下四方面的研究内容：1.以EGCG作为还原剂和稳定剂,合成了EGCG稳定的银水溶胶。随着EGCG浓度的增大和反应温度的升高,银纳米粒子尺寸变小；外加氯金酸用量可以明显影响球形银纳米粒子的均匀性；金种子诱导法可以控制得到不同粒径和形貌的金核银壳（Au@Ag）纳米粒子。以不同粒径及形貌的Au@Ag纳米结构形成的薄膜作为基底,研究对罗丹明6G（R6G）的拉曼增强效果。结果显示,随着Au@Ag纳米粒子尺寸的增大和形貌的不规则,其对R6G的拉曼活性增强。2.以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为保护剂和导向剂,在水介质中用EGCG还原AgNO3合成了多形貌的银纳米材料。随着PVP/AgNO3摩尔比的增大,所得银纳米粒子由纳米片逐渐变为纳米线、纳米立方体和球形粒子；而EGCG浓度的增大,银纳米结构则由纳米线变为纳米片与球形粒子的混杂体系,平均粒径也逐渐减小；随着温度的升高,银纳米粒子由不规则渐变为纳米线、纳米片或球形粒子；当增加AgNO3用量时,所得银纳米线产率先增大后减小。以所得银纳米结构作为基底,对R6G、4-巯基吡啶（4-MPY）和荧光素（RB）等探针分子均能产生显著的表而拉曼活性。3.以聚丙烯酸（PAA）为导向剂,用EGCG在水体系中原位还原Ag+离子得到了高产率的银纳米线。随着PAA浓度的增大,所得银纳米粒子由球形粒子向纳米线、纳米大球变化；当增大EGCG浓度时,银纳米结构由球形粒子逐渐变为纳米线、再变为短棒；升高温度,银纳米粒子从短纳米线经由长纳米线再向球形粒子过渡；随着AgNO3用量的增加,所得银纳米线先沿轴向延长后又变短。实验发现以银纳米线作为基底时,对R6G探针分子能够产生很强的表面拉曼增强效应。4. EGCG稳定的银溶胶具有独特的光学性质（即具有特征的表面等离子体共振吸收带）,而金属离子的加入会引起粒子的聚集,从而导致银溶胶最大吸收波长的红移和颜色的改变。利用这种性质可以用EGCG稳定的银溶胶对重金属离子进行识别。结果显示,EGCG稳定的银溶胶对Pb2+有很好的探测选择性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料简介
• 1.1.1 纳米材料的定义
• 1.1.2 纳米材料的特性
• 1.2 贵金属纳米材料的绿色合成
• 1.2.1 绿色化学
• 1.2.2 纳米技术与绿色化学的关系
• 1.2.2.1 溶剂的绿色化
• 1.2.2.2 还原剂及稳定剂的绿色化
• 1.3 银纳米材料的制备、光学性质及其应用
• 1.3.1 银纳米材料的制备方法
• 1.3.2 银纳米材料的光学性能
• 1.3.3 银纳米材料的应用
• 1.3.3.1 银纳米材料在表面增强拉曼中的应用
• 1.3.3.2 功能化的银溶胶在重金属离子检测中的应用
• 1.4 本论文的研究目的及设想
• 1.5 参考文献
• 第二章 EGCG保护的水溶性银纳米粒子的合成及其表面拉曼活性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 EGCG稳定的银溶胶制备
• 2.2.3 氯金酸引发合成EGCG保护的银纳米粒子
• 2.2.4 金种子诱导合成EGCG保护的金核银壳纳米粒子
• 2.2.4.1 EGCG保护的金种子制备
• 2.2.4.2 金种子诱导的EGCG稳定的银溶胶制备
• 2.2.5 样品的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 EGCG浓度对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 2.3.2 反应温度对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 4用量对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响'>2.3.3 HAuCl₄用量对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 2.3.4 金种子法制备EGCG保护的Au@Ag纳米粒子
• 2.3.4.1 金种子的紫外可见光谱和TEM照片
• 2.3.4.2 金种子量对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 2.3.4.3 金核银壳纳米粒子的结构表征
• 2.3.4.4 金核银壳纳米粒子的形成机制研究
• 2.3.4.5 金核银壳纳米粒子形成的动力学研究
• 2.3.5 银纳米粒子的表面拉曼增强效应研究
• 2.4 结论
• 2.5 参考文献
• 第三章 各向异性银纳米粒子的绿色制备及其表面拉曼活性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 银纳米粒子的制备
• 3.2.3 样品的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3摩尔比对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响'>3.3.1 PVP/AgNO₃摩尔比对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 3.3.2 EGCG浓度对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 3.3.3 反应温度对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 3用量对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响'>3.3.4 AgNO₃用量对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 3.3.5 各向异性银纳米粒子的结构表征
• 3.3.6 各向异性银纳米粒子的表面拉曼增强作用研究
• 3.3.6.1 不同形貌的银纳米粒子对罗丹明6G的表面拉曼增强作用
• 3.3.6.2 三角形银纳米盘对不同探针分子的表面拉曼增强作用
• 3.3.6.2.1 三角形银纳米盘对罗丹明6G的表面拉曼增强作用
• 3.6.2.2.2 三角形银纳米盘对4-巯基吡啶的表面拉曼增强作用
• 3.6.2.2.3 三角形银纳米盘对荧光素的表面拉曼增强作用
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第四章 银纳米线的软模板法绿色制备及其表面拉曼活性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 银纳米线的绿色制备
• 4.2.3 样品的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PAA浓度对银纳米粒子的尺寸和形貌的影响
• 4.3.2 反应温度对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 4.3.3 EGCG浓度对银溶胶紫外可见光谱及粒子尺寸和形貌的影响
• 3用量对银纳米粒子尺寸和形貌的影响'>4.3.4 AgNO₃用量对银纳米粒子尺寸和形貌的影响
• 4.3.5 pH对银纳米粒子尺寸和形貌的影响
• 4.3.6 银纳米线的形成机制研究
• 4.3.7 银纳米粒子的结构表征
• 4.3.8 银纳米线对罗丹明6G的表面拉曼增强作用
• 4.4 结论
• 4.5 参考文献
• 第五章 EGCG保护的银纳米粒子在铅离子检测中的应用研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂
• 5.2.2 EGCG保护的银纳米粒子的制备
• 5.2.3 EGCG稳定的银溶胶对重金属离子的检测作用
• 5.2.4 样品分析和表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 铅离子对EGCG稳定的银溶胶的颜色和紫外可见光谱的影响
• 5.3.2 铅离子对EGCG稳定的银溶胶絮凝程度的TEM表征
• 5.3.3 其它金属离子对EGCG稳定的银溶胶絮凝作用的影响
• 5.3.4 铅离子对银溶胶聚集效应机理探讨
• 5.4 结论
• 5.5 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢