金纳米棒的组装、复合纳米结构的合成及化学发光的研究

摘要

金纳米棒作为一维纳米材料，具有各向异性、长度光谱可调、生物兼容性等独特优势，在生物传感、成像、医疗诊断、信息储存等各个领域正成为新的研究热点。本论文以金纳米棒为研究对象，首先综述了金纳米棒和化学发光的研究进展，在此基础上，从金纳米棒的组装和应用两个研究角度出发，进行如下三方面的工作:
　　 1.首次利用金氮相互作用，建立了一种简单有效的金纳米棒一维组装新方法。以乙二胺作为具体研究模型，借助透射电镜和UV-vis-NIR吸收光谱证实了一级脂肪二胺可通过金氮相互作用优先与金纳米棒的端部结合，金纳米棒进而通过二胺的桥联作用以端对端的方式连接成链，引起纵向等离子体共振耦合。研究发现，组装是一个时间依赖的不可逆过程，并随着乙二胺浓度增大和pH升高，组装速率增加。其他烷基链长(CO，C2-C6)的一级脂肪二胺也能诱导金纳米棒的有效组装，而应的单胺则由于缺乏双功能团无此现象。
　　 2.建立了金纳米棒—鲁米诺—硝酸银化学发光新体系，并将其成功应用于免疫分析。结果表明，金纳米棒可作为成核中心催化鲁米诺还原硝酸银生成纳米银;同时，鲁米诺被氧化生成鲁米诺自由基，进一步与氧气反应产生强烈的化学发光，强度为以前报道的金纳米球的10倍左右。金纳米棒比金纳米球具有更强的催化作用，一方面来自棒的表面更多的活性位点，另一方面来自于其保护试剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，这种带正电的表面活性剂起到富集发光试剂和提高发光效率的双重作用。此外，当金纳米棒由分散状态转变为端对端自组装时，催化表面积降低，化学发光随之降低。基于此新体系，将金纳米棒用于免疫标记，建立了一种测定人免疫球蛋白IgG的微孔板化学发光免疫分析新方法，线性范围为25～1000ng/mL，检测限为15.3ng/mL。
　　 3.以发光试剂鲁米诺作为还原剂，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为辅助试剂，在金纳米棒的表面还原硝酸银合成了具有特殊形貌的金核银壳复合纳米材料。研究发现，在金核银壳的形成过程中银壳逐渐增厚，复合结构的各项异性特征逐渐减弱，吸收光谱表现出蓝移和增强的趋势。复合结构由最初的棒状，逐步外延生长形成了花生形，纺锤形及八面体结构。实现晶面能的最小化是这一形貌演变的推动力。可通过改变硝酸银的加入量和反应的pH调节银壳的厚度。辅助试剂PVP的存在一方面起到稳定试剂的作用，另一方面也影响了形貌的演变过程。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 引言

1．2 金纳米棒概述

1．2．1 金纳米棒的制备

1．2．2 金纳米棒的光学性质

1．2．3 金纳米棒组装

1．2．4 金纳米棒为模板合成复合纳米材料

1．2．5 金纳米棒在生物传感和医学领域的应用

1．3 化学发光概论

1．3．1 化学发光基本概念

1．3．2 化学发光分析原理

1．3．3 常见液相化学发光体系

1．3．4 金属纳米材料的化学发光特性

1．4 本课题的提出

参考文献

第二章 基于金氮相互作用的金纳米棒端对端组装

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和溶液

2．2．2 金纳米棒的制备和表征

2．2．3 金纳米棒的组装

2．2．4 仪器设备

2．3 结果与讨论

2．3．1 乙二胺的引入

2．3．2 组装条件

2．3．3 同系物及单胺的影响

2．3 小结

参考文献

第三章 金纳米棒催化的鲁米诺——硝酸银化学发光

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和溶液

3．2．2 仪器设备

3．2．3 金纳米棒和金纳米球的制备

3．2．4 化学发光涮定

3．2．5 纳米金——抗体复合物的制备

3．2．6 化学发光免疫分析方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 金纳米棒对鲁米诺——硝酸银化学发光的增强作用

3．3．2 金纳米棒在化学发光反应中的行为

3．3．3 发光机理讨论

3．3．4 金纳米棒的聚集状态对其化学发光性能的影响

3．3．5 金纳米棒在化学发光免疫分析中的应用

3．3．6 小结

参考文献

第四章 鲁米诺还原的银包覆金纳米棒核壳结构的合成

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂和溶液

4．2．2 金纳米棒的制备和纯化

4．2．3 金银复合纳米结构的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 金银复合纳米结构的合成和表征

4．3．2 合成条件影响

4．3．3 生长机理初探

4．2 小结

参考文献

在读硕士期间发表的学术论文

致谢