论文部分内容阅读
由于荧光金属纳米簇(MNCs)独特的电子结构和物理化学性质,其作为一种新型的荧光材料已经引起了越来越多的关注。MNCs的尺寸介于金属原子和纳米粒子之间,接近电子的费米波长,使其表现出类似于分子的性质例如离散的能级、尺寸可调的荧光性质、良好的光稳定性和生物相容性。到目前为止,已经有大量工作研究报道了荧光贵金属Au、Ag NCs的合成及其性质和应用研究。由于荧光非贵金属铜纳米簇(Cu NCs)更为廉价,具有良好的水溶性、更为广泛的应用和显著的光学性质,最近几年,荧光Cu NCs逐渐成为研究的热点。然而,由于制备超小尺寸的Cu NCs非常困难而且合成的Cu NCs在空气中容易被氧化,因此和已经取得的Au和Ag NCs的合成方法相比,Cu NCs的研究仍处在一个初步阶段。本论文报道了一种简单有效的一锅化学合成荧光Cu NCs的方法,本方法采用盐酸羟胺(NH2OH·HCl作为还原剂,蛋白质牛血清蛋白(BSA)和溶菌酶(Lys)作为保护剂。以BSA作为模板合成的荧光铜纳米簇(Cu NCs@BSA)在室温365 nm UV光照射下可观察到明亮的橘色／红色荧光,其最大的激发和发射峰分别位于355 nm/615 nm, 395 nm/645 nm。以Lys作为模板合成的荧光铜纳米簇(Cu NCs@Lys)在室温365 nm UV光照射下可观察到明亮的黄色荧光,其最大的激发和发射峰分别位于334 nm/596 nm。本论文系统考察了荧光Cu NCs的合成条件,包括还原剂NH2OH·HCl的量、还原剂的选择性、BSA/Cu(NO3)2和Lys/Cu(NO3)2的摩尔比、pH值、反应温度、反应时间和不同铜源对合成Cu NCs荧光强度的影响。对在优选实验条件下合成的荧光Cu NCs进行透射电子显微镜(TEM)成像和X射线光电子能谱表征(XPS),结果表明合成的Cu NCs外观上呈圆形并且具有相对均匀的尺寸分布,平均尺寸大小接近2.5 nm；从XPS光谱图中可以看出Cu NCs中Cu处于零价态。更为重要的是,本方法合成的荧光Cu NCs在冰箱4℃避光保存条件下可保持至少2个月的稳定性,并且对H202表现出强的抗氧化性。此外,本方法合成的Cu NCs@BSA可应用于灵敏和选择性地检测重金属离子Hg2+Hg2+的检测限为0.2 nM；Cu NCs@Lys可应用于灵敏和选择性地检测Co2+,Co2+的检测限为2.4 nM。据我们所知,这是首次采用温和还原剂NH2OH·HCl来合成荧光Cu NCs,该合成方法简单易行,反应过程可以在室温条件下直接进行。合成的Cu NCs具有明亮的红光／黄光发射性质,并且制备的Cu NCs和之前报道的Cu NCs相比表现出更高的稳定性。