金红石TiO2纳米团簇与铀酰相互作用的相对论密度泛函理论计算

采用全电子相对论密度泛函理论方法探索金红石型Ti O_2纳米团簇与铀酰的相互作用。考察金红石团簇模型(包括层数和表面积大小)变化对吸附铀形成复合物结构、吸附作用能等性质的影响,确定2层、表面积为1.1 nm×0.6 nm、包括63个原子的纳米团簇(标记为2L-Ti15)能够合理描述金红石纳米粒子性质的同时,还能节约计算资源。对2L-Ti15-[(UO_2)(H_2O)_3]~(2+)复合物计算表明,纳米团簇和铀酰存在共价键作用;优化得到U-O_(surf)键长0.233~0.238 nm,这一距离在已发现铀酰基配合物U-O距离范围内。在气相条件下,纳米团簇对铀酰吸附反应为放热过程(-3.02 e V);考虑溶剂介质环境的影响,反应则需要吸收少许能量(0.16e V)。U-O_(surf)键的能量分解发现,纳米团簇和铀酰的化学键作用为轨道相互作用主导的(占94%),它的静电吸引略大于Pauli排斥。基于电子密度的QTAIM(quantum theory of atoms in molecule)分析揭示,U-O_(surf)作用是介于离子和共价之间的配位键,其强度高于复合物中的U-OH_2键作用,但比U=O键弱。波函数分析表明,来自纳米团簇的O(2p)贡献HOMO轨道,并混有σ(U=O)成键性质,而LUMO轨道则为Ti(3d)修饰的U(5f)性质,复合物HOMO-LUMO带隙为2.40 e V,相对吸附前的纳米团簇半导体粒子的3.35 e V变窄。从吸收光谱角度而言,复合物体系可能在可见光区域具有更强的捕光性能。     

液相合成金纳米团簇

作为过渡金属团簇的一种,金纳米团簇由于具有不同于其它纳米材料的特殊物化性能,在催化、光学、电学及生物技术等领域具有潜在的应用前景。本文综述了液相合成金纳米团簇的研究进展,主要包括有机膦化物和硫醇保护的金纳米团簇的合成方法与晶体结构,这将为金纳米团簇的研究者提供一定的参考。     

荧光金纳米团簇的制备及其在铜离子检测中的应用

在水溶液中以谷胱甘肽(Glutathione,GSH)为稳定剂和还原剂,制备了具有较好荧光性能的金纳米团簇(GSH-AuNCs),对其结构和荧光性能等进行了表征。基于Cu2+对该GSH-AuNCs的荧光具有选择性猝灭作用建立了一种快速且简便的检测痕量Cu2+的方法。考察了检测体系中GSH-AuNCs的浓度、反应时间、pH值等因素对测定的影响。结果表明,在最优实验条件下,GSH-AuNCs的荧光强度与Cu2+的浓度分别在5.0×10-9～4.0×10-6 mol/L(R=0.9940),4.0×10-6～2.0×10-5 mol/L(R=0.9950)范围呈良好线性关系,检出限(S/N=3)为2.0×10-9 mol/L。该方法成功地应用于实际水样中Cu2+的检测。     

基于金纳米团簇类酶活性的比色传感研究

金纳米团簇因具有独特的荧光性能、良好的生物相容性、超小的尺寸和良好的催化活性等特点而备受关注.近年的研究发现,金纳米团簇也具有类似天然酶的生物催化活性,在生物分析领域展现了较好的应用前景.本文详细介绍了金纳米团簇的类酶催化性质,总结了金纳米团簇类酶在比色传感领域中的应用研究进展,包括对不同种类物质如生物小分子、离子、蛋...     

单分散水溶性金纳米团簇的制备及表征

采用改进的Brust方法,用硼氢化钠还原氯金酸,并以巯基丁二酸(MSA)、氮乙酰基半光胺酸(NAC)作为包裹剂,成功制备了单分散的水溶性金纳米团簇。高分辨透射电镜(HRTEM)结果表明,增大硫醇与氯金酸的比例并增加氯金酸的初始浓度,有利于得到尺寸更小的金纳米粒子。当氯金酸的浓度(C_Au)为9.3 mmol·L^-1,C_Au:C_S为1:30时,得到了直径约为1 nm、标准偏差为0.2 nm的Au@MSA纳米团簇。结合紫外(UV)、热重(TG)和X射线光电子能谱(XPS)分析结果,可以推测出单分散金纳米簇的化学式为[Au₃₈(MSANa)₂₆]或[Au₃₉(MSANa)₂₇]。     

低温水热法制备高活性纳米金红石相二氧化钛

采用低温水热法由TiC l3溶液直接制备了纳米二氧化钛,并研究了TiC l3溶液浓度、反应温度以及陈化时间对产物晶相、晶化程度、形貌以及尺寸的影响。结果表明:TiC l3溶液浓度对晶相有较大影响,高浓度下易获得混晶,低浓度下得到纯金红石相。反应温度和陈化时间主要影响产物的晶化程度和晶体的形貌、尺寸,对生成的晶相也有一些影响。在给定的反应条件下,获得了形状规整、尺寸约为15×80nm、晶化程度高的金红石相二氧化钛纳米棒。对甲基橙的光催化降解实验表明,这种金红石纳米颗粒的催化活性与市售纳米锐钛矿相二氧化钛相近。     

基于谷胱甘肽修饰的金纳米簇选择性检测铜离子

建立了一种基于谷胱甘肽(GSH)包裹的金纳米簇(AuNCs)高选择性检测水中和血清中铜离子(Cu²⁺)的方法。Cu²⁺与AuNCs配体上的氨基(NH₂)和羧基(COOH)发生配位作用,阻断配体-金属间或配体-金属-金属间的电荷转移,导致AuNCs的荧光猝灭; EDTA与Cu²⁺具有更强的配位作用,可将Cu²⁺从AuNCs表面移除,使AuNCs荧光恢复。本研究中, AuNCs发射红色荧光,避免了复杂生物基质背景荧光的干扰,在pH=5.5的条件下,可快速、灵敏、高选择性地检测Cu²⁺,检出限为23 nmol/L。血清和水样中Cu²⁺的加标回收率为96.2%～100.1%。本方法在药物分析、环境监测、临床诊断等方面具有广阔的应用前景。     

手性金纳米团簇:一种新型近红外荧光探针

近红外荧光成像具有低背景荧光干扰、强组织穿透力和对生物机体无光损伤等优点, 因此发展具有良好生物相容性、量子产率高、化学及光稳定性好的水溶性长波段近红外荧光探针成为目前的研究热点. 与有机近红外荧光染料相比, 无机纳米近红外荧光探针因其具有较高的摩尔消光吸光系数和荧光量子产率、抗光漂白能力强、发射光谱集中且可调等特点而备受重视. 采用N-异丁酰基-L(D)-半胱氨酸(N-isobutyryl-L(D)-cysteine, L(D)-NIBC)手性对映异构体作为还原剂和稳定剂一步法直接制备得到两种平均粒径小于2 nm的水溶性手性金纳米团簇(L-NIBC-AuNCs和D-NIBC-AuNCs). CD光谱显示二者在230~360 nm波段的圆二色性完美对称, 荧光光谱显示二者均在900~1000 nm的近红外波段具有较强的荧光发射峰, 且二者的荧光量子产率分别达到6.9% (L-NIBC-AuNCs)和8.2% (D-NIBC-AuNCs), 细胞毒性实验表明这两种手性金纳米团簇均无细胞毒性. 上述结果表明两种手性金纳米团簇不仅符合成为近红外荧光探针的基本要求, 而且还具有不对称光学活性和潜在的手性识别能力等独特性质. 手性金纳米团簇具有成为一类全新的近红外荧光探针的潜力, 为将来实现对特定分子通过手性识别来进行体内近红外荧光示踪和成像提供了全新的思路.     

碳原子和离子团簇奇偶性的研究

本文用Huckel-Hubbard方法,考虑多电子体系的组态相互作用,计算出线性碳原子和离子团簇(Gn,C_n~±)的π电子体系能量E_n。两相邻原子簇的能量差△E_N=|E_n-E_(n-1)|与n的关系显示出与实验相符合的奇偶性质。由于条件的限制,只计算到n为6的碳原子和离子团簇,然后利用电子结构图,外推出n为7和8的原子和离子团簇的π电子能量。所得结果也定性显示出团簇的奇偶性。此外,我们还利用D_v—X_α方法进行对比计算,并讨论了计算结果。     

金纳米团簇功能化及其在生物医学中的应用

对单分子层保护的金纳米团簇(Au-MPCs)进行化学修饰,可制成多元单层修饰的金纳米团簇（Au-MMPCs）。常用的修饰方法为配体交换法,这种方法用带有生物活性基团的巯基化合物或二硫化合物取代Au-MPCs表面的配体分子,形成多元单层修饰的金纳米团簇。巯基化合物或二硫化合物中的生物活性基团可使所制备Au-MMPCs与蛋白质、核酸或细胞膜等作用,使Au-MMPCs具有相应的生物活性,从而能广泛应用于细胞转染、药物传输、酶活性调控等生物医学领域。本文介绍了用Brust-Schiffrin法制备Au-MMPCs的机理及影响因素,基于Au-MMPCs的方法及相关机理,综述了Au-MMPCs在生物医学中的应用。     

荧光金纳米团簇在小分子化合物检测中的应用

金纳米团簇(gold nanoclusters,Au NCs)是一种新型的荧光纳米材料,由几个到几百个原子组成,尺寸接近于电子的费米波长。由于量子尺寸效应,金纳米团簇显示出独特的光学特性。荧光金纳米团簇具有尺寸小、水溶性好、光物理性质好、比表面积大、表面易于修饰以及荧光性质随尺寸可调等优点,是近年来的研究热点。通过改变配体或者生物支架合成的各种荧光金纳米团簇,在传感检测、纳米标记、医学成像和光电子学等领域具有潜在的应用前景。作为新型荧光探针,荧光金纳米团簇已成功用于对阳离子、阴离子及重要的生物活性物质如过氧化氢、葡萄糖、谷胱甘肽、三磷酸腺苷、氨基酸等小分子化合物的检测。本文结合当前的研究现状,介绍了金纳米团簇在小分子化合物荧光检测中的应用,并简要评述了金纳米团簇研究中所面临的挑战及应用前景。     

纳米金红石型TiO2催化超声降解亚甲基蓝溶液

水溶性染料是印染工业中污染治理的主要对象,由于它们大多含有苯环,目前所使用的化学和生物等处理方法效果均不佳。而以半导体为催化剂的光催化处理方法对单一染料和实际印染废水处理效果较好。本文采用高温处理过的纳米TiO2作催化剂对亚甲基蓝溶液进行降解,大大缩短了降解时间,提高了降解率,60min降解率即可达66．8％,120min降解率则可达80％以上。而且发现利用超声波来替代紫外光对亚甲基蓝进行降解时,     

银硫团簇离子的形成与光解

银硫团簇离子的形成与光解于忠德，高振，张南，朱起鹤，孔繁敖（中国科学院化学研究所分子反应动力学国家重点实验室，北京１０００８０）本文首次报道用激光溅射方法产生了银硫团簇离子，并研究了部分团簇离子的紫外激光解离规律。由于银与铜都是具有满壳层ｄ电子结构的...     

均相水解法制备金红石含量可控的纳米TiO2

用均相水解法通过调节对甲苯磺酸的添加量制备了金红石含量线性可控的纳米TiO2粒子,相同条件下,没有加入对甲苯磺酸时,制备的TiO02颗粒为纯锐钛矿晶型．制备的纳米TiO2颗粒,其单晶尺寸为19．5mm(金红石),13．5mm(锐钛矿),比表面积72．7m^2／g,通过公式计算得到了制备的TiO2纳米颗粒带隙能为2．83eV,比P25和纯锐钛矿纳米TiO2颗粒的带隙能均低．     

异相晶核法液相合成金红石型TiO2纳米晶

分别以SnCl₂·2H₂O和SnCl₄·5H₂O为锡源,采用胶溶晶核法,经沉淀和胶溶过程,在液相中一步合成了金红石型TiO₂.详细考察了各种胶溶条件对产物结构的影响,并通过两种锡源实验结果的比较对异相晶核法中两种锡源的成晶机理进行了分析.所合成的金红石型TiO₂晶粒度为20～50nm,两种方法获得完全金红石型TiO₂所需引入SnO₂的最低物质的量的分数分别为10%和8%.     

以SDS-PEG团簇为软模板在温和条件下合成金纳米环

介绍一种由十二烷基硫酸钠(SDS)与聚乙二醇(PEG 20000)组成的团簇为软模板, 在室温、常压、无硬模板及无外加还原剂条件下自还原HAuCl₄合成金纳米环的新方法. TEM显示合成的金纳米环的直径为(500±50) nm; UV-vis光谱显示在800 nm以上区域有强吸收带, 证明有大的各向异性的纳米结构生成. 电子衍射(ED)显示合成的金纳米环为金单晶结构; XRD显示金纳米环的(200)与(111)衍射峰的强度比(I₍₂₀₀₎/I₍₁₁₁₎)为0.11, 比反应初始阶段的0.31降低0.2左右, 表明金纳米结构主要为(111)晶面取向. TEM和SEM跟踪显示, 金纳米环的生长经历了从金纳米球到纳米片再到纳米环的变化过程, 控制反应时间可以得到预期的金纳米结构.     

微电极研究单分子层保护团簇的量子化电容充电

利用微电极在二氯甲烷溶液中研究了单分子层保护金纳米团簇 ( MPCs)的量子化电容充电效应 .用示差脉冲伏安法及循环伏安法获得了明显的 5对量子化电容充电峰 ,并测量出单个 MPCs的平均电容 .单阶跃计时库仑法的研究表明 ,每对峰对应于一个电子的充入或放出 .求得电荷传递系数α=0 .44和反应速率常数 k0 =1 .65× 1 0 -2 cm/s.与常规铂电极相比 ,微电极可获得更明显的量子化充电峰 .     

基于乙醇和铝离子聚集诱导的铜纳米团簇

金属纳米团簇(MNCs)作为一种新型的纳米材料,具有合成方法简单、光稳定性强、毒性低、生物相容性好以及发光效率高等优点。在本研究中,使用“一锅法”合成谷胱甘肽保护的铜纳米团簇。在激发波长为370 nm时,GS@CuNCs的荧光发射波长在610 nm左右。铜纳米团簇可以通过有溶剂诱导和阳离子诱导两种方法聚集诱导增强其荧光强度。通过测定在不同溶剂(乙醇、甲醇、N, N-二甲基甲酰胺)中铜纳米团簇的荧光强度,探究了溶剂极性对聚集的影响。研究结果表明：在水溶液中铜纳米团簇只发射弱的荧光,随着乙醇含量从0%到85%,其荧光强度逐渐增强。此外,我们开发了一种新的选择性好、灵敏性高的检测铝离子的荧光探针。线性范围为2–20 μmol·L^-1,且检测限(LOD)为33 nmol·L^-1。进一步探究可得,乙醇和铝离子能使GS@CuNCs荧光强度显著增加的机理为聚集诱导荧光增强。     

纳米团簇研究新进展及其在分析化学中的应用

在对自然世界客观规律的探索中 ,研究对象的三维空间尺寸从大的方面说 ,利用射电天文望远镜已将视野延伸到 2 0 0亿光年之遥的广漠太空 ;从小的空间而言 ,对“基本粒子”的穷究越来越往更小的单元延伸。 1 7世纪的自然科学家依靠个人的努力即可对宏观世界揭示出具有普遍意义的科学定律和自然界的基本规律 ,如今则需要学科渗透、交叉和联合。化学家长期以分子、原子作为研究对象 ,曾忽略了对分子以上层次的研究。如今 ,尽管包括化学家在内的广大科学家对分子以上、1 0 0ｎｍ以下的尺寸范围即介观层次的纳米微粒的艰辛研究已有二三十年 ,取得…