电化学沉积法制备金纳米材料及其性能研究文献综述
2020-06-11 20:57:25
文 献 综 述
随着纳米科学与技术的发展,使得制备不同形状且尺寸可控的金属纳米微粒成为现实。其中,金被称为”绿色纳米技术中的关键元素”,形貌多样的金纳米粒子的制备已经成为当前研究的热点之一[1]。因为金元素的化学性质非常稳定,制备简单,粒子大小可控,并且毒副作用小,具有良好的生物兼容性,因此基于纳米金的纳米生物科学研究成为纳米生物材料研究的一个热点。纳米金不仅是作为基因载体、药物载体的重要材料,而且作为生物传感器件,在生命科学、医疗诊断学等领域显示出广阔的应用前景[2,3]。
1. 金纳米材料的特性
金纳米颗粒在涉及材料科学的多种类型的组装、单颗粒行为、尺寸相关的电、磁、光特性(量子尺寸效应)、催化作用和生物应用等方面,具有独特的性质。Brust的研究成果表明,纳米颗粒最终的物化性质在很大程度上取决于颗粒的大小、颗粒间距离及纳米颗粒的形状[4]。因此,金纳米材料形貌的改变对其物理和化学性质将产生巨大的影响。
1.1表面等离子共振特性
金纳米粒子表面受到入射光电磁波影响会产生电子云共振,在520 nm可见光区域内出现表面等离子共振(SPR)[5],表面等离子共振是金纳米粒子最重要的性质之一,水和玻璃中的金溶胶呈现出的深红色便是表面等离子共振的结果。1908年Mie等人[6]在理论上揭示了金纳米颗粒的SPR的本质,这种共振归因于导带上的自由电子瞬间占据高于费米能量的高能轨道时引起的偶极振荡。SPR可用紫外-可见光谱(UV-vis)进行探测,因此UV-vis光谱是表征金纳米颗粒的常用方法。
1.2荧光特性
纳米金具有荧光性质[7],但荧光强度比较弱。荧光标记的配位基团修饰的纳米金通过仪器可观察到它们的共振能量转移,通过分子附近局域电场的增强,金表面形成的等离子体能够增强分子的荧光强度,因此,当一定尺寸的金纳米粒子与荧光素等荧光发色团混合后,两者之间的距离恰巧在某一范围内时,发色团的荧光强度得到增强;即荧光増强效应,当距离达到临界点时,荧光强度得到最大程度的加强,实验证明,増强效果可达到10-100倍。对这种荧光増强现象进一步研究之后,可以大大提高检测的灵敏度并将其应用到荧光物质的检测技术中。
1.3 电化学特性
Quinn等人[8]对己基硫醇单分子层包裹的金纳米粒子进行循环伏安、差示脉冲伏安以及计时电流法分析发现,金纳米有15个间隔均匀的电化学氧化还原峰,这些间隔均匀的氧化还原峰对应于Au147纳米的15种氧化态;利用Fe(CN)63-/4-氧化还原体系,金纳米已显示出调节电极/溶液接口的电化学性能[9]。
2. 电化学制备纳米金
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