基于钯/碳纳米粒子复合薄膜的双氧水电化学传感性能研究

本文采用团簇束流沉积方法制备了一种复合纳米粒子电化学催化剂,在碳纳米粒子支撑层上沉积钯纳米粒子薄膜,发现其在双氧水电化学传感中具有较高的灵敏度.碳纳米粒子的覆盖率对钯纳米粒子薄膜的双氧水电化学催化活性有明显的影响.当碳纳米粒子覆盖满一个单层的时候,钯/碳纳米粒子复合薄膜对双氧水的检测灵敏度达到了最高值,是没有碳纳米粒子支撑层时的两倍之多.     

基于钯/碳纳米粒子复合薄膜的双氧水电化学传感性能研究（英文）

本文采用团簇束流沉积方法制备了一种复合纳米粒子电化学催化剂,在碳纳米粒子支撑层上沉积钯纳米粒子薄膜,发现其在双氧水电化学传感中具有较高的灵敏度.碳纳米粒子的覆盖率对钯纳米粒子薄膜的双氧水电化学催化活性有明显的影响.当碳纳米粒子覆盖满一个单层的时候,钯/碳纳米粒子复合薄膜对双氧水的检测灵敏度达到了最高值,是没有碳纳米粒子支撑层时的两倍之多.     

水溶性金单层包覆团簇的制备与光学性能分析

 采用硼氢化钠在水溶液中还原氯金酸，并以水溶性硫醇巯基丁二酸在生成的金核表面包覆单分子层的方法，制备了单层包覆金团簇（MPC）。傅里叶变换红外光谱仪结果表明，巯基丁二酸与金形成了Au－S键，并得到了Auz^x(SR)^y形式的MPC。TEM照片显示，当Au和S的物质的量的比为1∶3时，金MPC的核尺寸约为2 nm。探讨了制得的金MPC的紫外-可见吸收特性及荧光特性，发现金MPC水溶液在520 nm附近无紫外吸收现象，而在451及480 nm波长紫外光激发下，可在796 nm附近观察到明显的荧光现象。反映表面等离子基元共振的520 nm附近吸收峰的消失是量子尺寸效应作用的结果。荧光现象与金MPC表面全充满的5d10和6(sp)1导带间的带间跃迁有关。     

大尺寸硫醇配体保护金团簇的激发态动力学研究

纳米金团簇作为桥梁连接了金纳米粒子和单个金原子,对于揭示表面等离子激元共振和金属键的来源具有重要意义。有机配体保护的纳米金团簇为理解金纳米粒子从金属性质到非金属性质的转变提供了理想的研究对象,而处于转变区域的金团簇的激发态动力学还尚待研究。在本文中,我们总结了表现出分子性质,并且尺寸较大（大于100 个金原子）的纳米金团簇的激发态动力学,同时将其与表现出金属性质的金纳米粒子的激发态动力学进行比较。本文通过对处于转变区域的金团簇的电子和振动动力学的描述,进一步讨论了其电子结构。对大尺寸纳米金团簇激发态弛豫机理的深入理解,将有助于理解金属纳米团簇和纳米粒子的光学性质,从而进一步推动这一类功能材料的设计和应用。     

二维氧化锌纳米阵列的制备及光学吸收特性研究

采用漂移法,在玻璃衬底上制备出粒径分别为117,350和500 nm单层、大面积的聚苯乙烯胶体球掩膜板,在已制得的掩膜板上用射频磁控溅射的方法沉积一层氧化锌薄膜,最后用有机溶液四氢呋喃(THF)浸泡去除聚苯乙烯胶体球,获得不同粒径的二维氧化锌纳米团簇。通过扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪对样品的形貌及成份进行表征,表明所制得样品为有序分布的蜂窝网状氧化锌纳米阵列。在室温下,通过吸收光谱仪测试样品在300～800 nm波长范围内的吸收光谱,结果表明对于具有不同尺寸晶粒的氧化锌纳米团簇样品,随着所采用的聚苯乙烯胶体球粒径的增大,即氧化锌纳米团簇粒径的增加,光吸收峰出现了宽化和红移;随着溅射时间的延长,即氧化锌薄膜膜厚的增加,光吸收率提高。此外,对氧化锌纳米团簇阵列的光吸收特性进行了基于离散偶极子近似的理论计算从而获得任意形状和尺寸粒子的吸收。目前,文献报道中用此理论计算各种形状的纳米金、银等金属的结果与实验结果相符,但是应用离散偶极子的近似理论计算氧化锌纳米颗粒的报道很少。应用此理论计算三角棱台形状的氧化锌光学吸收特性,根据氧化锌薄膜介电常数和膜厚的变化进行光吸收特性的模拟,并解释了实验结果。     

组氨酸、谷胱甘肽混合修饰金纳米团簇的光稳定性研究

金纳米团簇(简称金簇)由几到几百个金原子及修饰试剂组成,由于其尺寸接近于电子费米波长,表现出良好的发光特性及生物相容性,是一类新型纳米标记探针。目前,金纳米团簇在生物检测、细胞成像、癌症诊断及治疗等领域受到研究者的广泛关注。然而,对于光照条件下金簇的稳定性还不清楚。在合成组氨酸、谷胱甘肽混合修饰金簇的基础上,系统研究了光照条件下金簇在不同pH(5.0,7.4和9.0)的荧光变化规律,结果表明,在氙灯强光照射下,金纳米团簇的荧光会随着照射时间的增加逐渐降低,在pH 9.0条件下比pH 5.0及7.4时降低更快,说明金簇在pH 5.0及7.4时光稳定性更好。在此基础上,采用紫外-可见吸收光谱、红外光谱等手段研究了光照前后金簇表面基团的变化规律,发现光照后金簇的紫外可见吸收光谱及红外光谱均发生了明显的变化,说明光照导致金簇表面修饰基团发生了变化。当向体系中通入氮气后,金簇最大发射波长处荧光强度随照射时间的变化明显变慢,说明金簇表面基团与溶液中溶解氧发生了反应,导致金簇表面电荷及修饰试剂状态发生变化,从而导致金簇荧光产生猝灭。相关研究结果对于金纳米团簇在生命科学及分析化学等领域的进一步应用具有一定的参考价值。     

鸡蛋蛋白孵化金纳米荧光团簇与其对污水中痕量Hg~(2+)的检测

金纳米荧光团簇作为一种新型纳米材料,毒性低,光稳定性好,斯托克位移较长。作为荧光探针,不容易由杂质造成干扰。因此,这类材料在环境监测领域引起了广泛的兴趣。然而,由于所选用的配体成本较高,反应条件复杂,目前绝大数合成金纳米荧光团簇的方法造价昂贵,不利于广泛应用。该工作建立了十分简便的方法,利用市售鸡蛋蛋清为天然蛋白质配体,价格低廉,无毒性,不需要任何复杂反应条件,在37℃的条件下孵化,水浴加热24h,得到亮度很高的红色荧光金纳米团簇,适合被普遍采纳。根据实验研究发现,所得到的金纳米团簇稳定性较好,其中激发光谱的最大峰位于470nm,而发射光谱的最大发射峰位于680nm,为典型的红色纳米荧光团簇,相应的荧光产率为8.76%。通过进一步研究发现,所得金纳米荧光团簇可设计为汞金属离子选择性探针。并根据荧光选择性淬灭现象,将其成功地应用于污水中Hg~(2+)的检测。检出限小于1ppb,满足安全饮用水的检出限要求。校准曲线的线性相关线数在99.8%以上。同时研究了实际样品中Hg~(2+)的加标回收测试。并与原子吸收法进行对比。在低浓度测试时,该方法有显著的优越性。在测定高浓度的Hg~(2+)时,两种方法的结果无明显差异,进一步说明了方法的准确性。该方法为天然水中Hg~(2+)的简便检测提供了有效而又经济实惠的手段。     

憎水性金属纳米粒子及其LB膜的制备与光谱表征

用油酸钠和十四烷基硫醇作为稳定剂,制备了高度单分散的疏水性银和金纳米溶胶。考察了单粒子层的π－Ａ曲线并建造了纳米粒子的ＬＢ膜。通过紫外可见光谱讨论了纳米粒子的分散状态,由红外光谱结果讨论了纳米粒子表面有机吸附层的状态。     

超小金纳米团簇的电催化氧还原性质（英文）

本文合成了含有2～4个Au原子的超小金纳米团簇并测试了其电催化氧还原性能.通过将前驱AuPPh_3Cl暴露在氨水中一个星期制备了超小的金纳米团簇.运用了ESI质谱、X射线精细结构吸收谱、X射线光电子能谱来测试这些超小金纳米团簇,表明这些超小金纳米团簇含有三苯基膦、羟基和吸附氧分子.将这些超小金纳米团簇负载到玻碳电极上,并用循环伏安法和线性伏安法测试其电催化氧还原性能.循环伏安结果表明,这些超小金纳米团簇电催化氧还原反应的起始电势为0.87 V(相对可逆氢电极),转移的电子数为4.     

偶联分子对金纳米粒子在玻片上组装的影响

将金纳米粒子组装在用3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APES)修饰的普通玻片上,再分别用偶联分子对巯基苯胺、1,4-二巯基苯在该基底上再次组装金纳米粒子,结果表明用对巯基苯胺作为组装的偶联分子得到双层金纳米粒子结构,对巯基苯胺的表面增强拉曼光谱信号得到增强,而用1,4-二巯基苯作为组装的偶联分子得到单层金纳米粒子结构。     

氧化硅层中的锗纳米晶体团簇量子点

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构. 其形成的锗晶体团簇没有突出的棱角和支晶结构，锗晶体团簇的轮廓较圆混，故可以用球形量子点模型来模拟实际的锗晶体团簇. 对比了在长时间退火氧化条件下和在短时间退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布. 短时间退火氧化条件下生成的锗纳米晶体较小(3.28—3.96nm)，长时间退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体较大(3.72—4.98nm)；其分布结构显示某些尺寸的锗纳米晶体团簇较稳定，适当的氧化条件可以得到尺寸分布范围较窄的锗纳米晶体团簇. 用量子点受限模型计算了锗纳米晶体团簇的能隙结构，用Monte Carlo方法模拟了PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布，分别与实验结果符合较好. 关键词： 锗晶体团簇 纳米晶体 量子点 激光照射     

金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术，已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。SERS活性基底的大面积、低成本、可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜，调控退火温度和时间，将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢，控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底，方法简单、成本低廉、面积大、均匀性高。我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。该基底对表面吸附的单分子层，具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应，150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。研究表明：相同条件下150～180 ℃退火，金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛；退火温度190～210 ℃时，形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。拉曼光谱表征显示：大、小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。经220 ℃退火后，金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛，岛间距也随之增大，导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减，220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制，分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系，为该基底的应用研究奠定基础。     

DNA保护银纳米团簇的合成和应用

银纳米团簇因其独特的与尺寸相关的光、电、磁和催化性能,引起了相关研究人员的高度关注,我们团队一直专注于研究用基于DNA保护的银纳米团簇监测DNA、Hg2+和巯基化合物。发现发生在DNA/银纳米复合物与G-四链体/血红素之间光诱导电子转移(PET),伴随着DNA/银纳米荧光减弱。这一新的PET系统使目标生物分子,如DNA和敏感性高的ATP获得特异性和多样性的检测。首次提出一种以DNA单体作为支架的高产率银纳米簇的合成方法。在这项研究中,采用密度泛函计算理论解释了DNA保护的银纳米团簇的形成机理以及为什么富胞嘧啶DNA是荧光银纳米簇的良好支架。研究结果对DNA保护荧光银纳米簇进一步实验和理论研究提供了基本指导思想,最终可能有助于程序化合成具有光致发光性能的DNA稳定银纳米团簇。     

单斜结构纳米CePO4的控制合成与发光性能研究

利用水热法,调节反应体系中PO3-4/Ce3+摩尔比,低温控制合成了单斜结构CePO4纳米棒及花状纳米团簇.用XRD,FE-SEM,DSC-TG和荧光光谱分析了产物的相结构、晶粒尺寸、形貌及发光性能.结果显示,随PO3-4/Ce3+摩尔比的增加,单斜结构CePO4的合成温度降低,其形貌由棒状演变为花状纳米团簇.当PO3-4/Ce3+摩尔比较低时,得到CePO4纳米棒;当PO3-4/Ce3+摩尔比较高时,得到花状纳米团簇.产物的荧光光谱分析显示一维纳米棒的光致发光性能优于花状纳米团簇.原料H3PO4可重复利用,降低了合成CePO4的成本.     

氧化反应调控的金纳米簇“关-开”型荧光探针检测过氧化氢和葡萄糖

基于过氧化氢（H₂O₂）氧化单巯基（—S）为双巯基（S—S）,抑制金纳米簇（AuNCs）荧光猝灭,建立了一种灵敏的荧光传感方法用于过氧化氢和葡萄糖（Glu）的检测。DNA为模板合成的金纳米簇作为荧光探针,荧光强度高、稳定且合成简单快速。加入半胱氨酸（Cys）,半胱氨酸上的单巯基可以与金纳米簇发生化学键合反应形成稳定的Au—S键,破坏金纳米簇的结构,导致金纳米簇荧光强度猝灭。但当体系中存在过氧化氢时,将单巯基半胱氨酸氧化成双巯基的胱氨酸。双巯基的胱氨酸不能与金纳米簇发生键合作用,金纳米簇在471 nm处发射出强烈的荧光信号。葡萄糖可以在葡萄糖氧化酶（Gox）的作用下产生过氧化氢,利用该方法进一步开展了对葡萄糖的检测。以金纳米簇荧光强度的变化值F/F₀为纵坐标,过氧化氢或葡萄糖浓度为横坐标,实现了对过氧化氢和葡萄糖的灵敏检测,线性范围分别为10~100和10~200 μmol·L-1,检测下限分别为2.8和3.1 μmol·L-1。选择4种其他糖类化合物和5种金属离子作为干扰物质,均不会抑制半胱氨酸对金纳米簇的荧光猝灭效应,表明该方法具有很好的选择性。用该方法成功检测了胎牛血清样品中的葡萄糖,加标回收率为94.5%~112.7%。此外,该方法可拓展到其他基于酶催化产生过氧化氢体系的分析物检测,如胆固醇、辣根过氧化物酶等,为过氧化氢相关反应的分析提供了一种通用、简便的方法,在临床诊断、食品科学和环境分析等领域具有潜在的应用价值。     

十八胺LB膜吸附组装金纳米颗粒研究

制备了十八胺单层、多层LB膜及粒径为几个纳米的金纳米粒子。pH值小于10.3时十八胺带正电荷,将其置于金纳米溶胶(pH值10.3)中,带负电荷的金纳米粒子与带正电荷的十八胺之间通过静电作用,金纳米颗粒被成功地吸附组装到十八胺LB膜中,形成纳米薄膜。紫外-可见光谱、红外光谱及扫描电镜显示:金纳米颗粒通过这种方法能够很好的组装在十八胺LB膜上,且其组装层整齐有序,同时也受十八胺LB膜层数及组装时间的影响。     

Au_(10)(TBBT)_(10):Au_n(TBBT)_m纳米团簇的起点与终点（英文）

一价金与巯基形成的配合物(Au~I-SR)是合成具有原子精确度的Au_n(SR)_m纳米团簇的重要前驱体.然而,目前研究中Au~I-SR前驱体的属性还模糊不清.本文发现Au_(10)(TBBT)_(10)配合物是一种广泛存于Au_n(TBBT)_m纳米团簇合成中的前驱体(TBBT=对叔丁基苯巯酚),即硼氢化钠还原Au_(10)(TBBT)_(10)可制备一系列尺寸的团簇.有趣的是,Au_(10)(TBBT)_(10)配合物还可以通过大量的TBBT巯基和氧气刻蚀Au_n(SR)_m纳米团簇来重新获得,所以Au_(10)(TBBT)_(10)既是Au_n(TBBT)m纳米团簇的合成起点同时也是团簇分解的终点物种.TBBT巯基的位阻效应是形成精确的Au_(10)(TBBT)_(10)配合物而非无定形的Au~I-SR高分子的原因.通过一维和二维核磁共振的表征,Au_(10)(TBBT)_(10)配合物的结构与先前报道的晶体结构获得了关联.Au_(10)(TBBT)_(10)由两个互相穿插的Au_5(TBBT)_5五元环组成.通过飞秒吸收光谱表征,Au_(10)(TBBT)_(10)配合物的光物理性质得到进一步的研究.此项对Au_(10)(TBBT)_(10)精确前驱体的研究有助于提高Au_n(TBBT)_m纳米团簇的合成效率,并且进一步促进对纳米团簇合成的反应机理的理解和控制.     

谷胱甘肽在金纳米粒子有序膜表面吸附的表面增强Raman光谱表征

将制备好的金纳米溶胶粒子组装在3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)修饰的ITO导电玻璃表面,形成金纳米粒子有序膜。FE-SEM电镜图显示金纳米粒子有序膜呈现出较为均匀的亚单层分布。同时利用电化学方法对有序膜进行了表征。将有序膜作为表面增强Raman光谱(SERS)基底应用于生物分子谷胱甘肽的SERS光谱表征与分析。研究表明,所制备的金纳米粒子有序膜可有效应用于谷胱甘肽分子的SERS光谱表征与分析。     

第十五届全国原子与分子物理学术会议:大尺寸贵金属纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和原子嵌入模型势模拟了大尺寸金（n=1136--1556）、银（n=1088--1724）、铜（n=1000--1600）、铂（n=1004--1800）原子纳米团簇的熔化过程,得出了相应纳米团簇的势能随温度的变化曲线以及热容量随温度的变化曲线,研究了各种原子纳米团簇熔点与其团簇尺寸的关系。模拟结果表明团簇的熔点随团簇尺寸增大而升高,并逐渐向大块晶体靠拢。所有纳米团簇在熔化过程中在熔点附近都出现负热容现象,通过对团簇熔化前后结构的比较研,分析了导致这种现象的原因。     

随机取向烟尘团簇粒子激光散射特性研究

利用蒙特卡罗方法根据团簇-团簇凝聚(CCA)模型对由球形原始粒子凝聚而成的烟尘团簇粒子进行了模拟,用离散偶极子近似(DDA)方法研究了烟尘团簇粒子随机取向时的激光散射特性,并与等效球形粒子的激光散射特性进行了比较。结果表明,等效球形粒子的激光散射特性与随机取向烟尘团簇粒子的激光散射特性存在着明显差别,不能用等效球形粒子来代替随机取向的团簇粒子;随机取向的烟尘团簇粒子的激光散射特性受基本粒子数量和粒径的影响比较大。该结果将为进一步研究随机取向团簇粒子的形成机理、形态特性以及激光在其中的传输特性提供了一种理论方法。