摘 要

双金属纳米颗粒(NPs)不仅因为其化学稳定性，而且由于其独特的光学、电子和催化性能，与相应的普通材料和单金属的NPs不同，受到了极大的关注。双金属Au-Ag纳米颗粒是目前研究最广泛的双金属系统之一。金银核壳结构既能继承金、银纳米材料的优点，又能减少其不足，从而提升了其性能与应用范围。例如，合成单分散的银纳米粒子比较困难，但合成单分散的金纳米粒子比较容易。因此以单分散的金纳米粒子为模板，可以制备高分散性的银包金纳米粒子。另一方面，金的生物兼容性比较好，性质稳定，但价格比较昂贵，通过金包银的方式，能降低成本，同时能实现对表面光学性能的调控。

金银核壳纳米粒子一般采用液相还原法制备。以金或银纳米粒子为模板，在溶液中通过液相还原法在金属纳米粒子的外面包覆一层壳形成核壳结构。而金银核壳结构的形貌与还原剂的类型和能力息息相关。

本论文以氯金酸为原料，分别以柠檬酸钠和β-CD为还原剂合成了两种不同的金纳米粒子。以合成的金纳米粒子作为模板，以硝酸银为银源，再分别以柠檬酸钠和β-CD为还原剂合成了银包金纳米粒子。在此基础上，研究了合成的银包金纳米粒子在分析传感与拉曼增强中的应用。

关键词：金银纳米粒子 柠檬酸钠还原 β-CD还原 条件优化

Synthesis of Gold-Silver Alloy Nanoparticles

Abstract

Because of their unique chemical, electronic and catalytic properties, bimetallic nanoparticles (NPs) have received much attention from different bulk materials and single metal NPs. Bimetallic Au-Ag nanoparticles are one of the most widely studied bimetallic systems at present. The gold-silver core-shell structure can not only inherit the advantages of gold and silver nanomaterials, but also reduce its deficiencies, thereby improving its performance and application range. For example, the synthesis of monodisperse silver nanoparticles is more difficult, but the synthesis of monodisperse gold nanoparticles is easier. Therefore, a highly dispersed silver-coated gold nanoparticle can be prepared using monodispersed gold nanoparticles as a template. On the other hand, gold's biocompatibility is better and its properties are stable, but the price is relatively expensive. By using gold-coated silver, the cost can be reduced and the optical performance of the surface can be controlled.

Gold and silver core shell nanoparticles are usually prepared by liquid phase reduction method. That is, using gold or silver nanoparticles as a template, a shell is formed on the outside of the nanoparticles by a liquid phase reduction method in a solution to form a core-shell structure. The morphology of the gold-silver core-shell structure is closely related to the type and capability of the reducing agent.

In this dissertation, two different gold nanoparticles were synthesized from chloroauric acid using sodium citrate and β-CD as reducing agents. Using the synthesized gold nanoparticles as a template and silver nitrate as the silver source, silver-coated gold nanoparticles were synthesized using sodium citrate and β-CD respectively as reducing agents. On this basis, the application of synthesized silver-coated gold nanoparticles in analytical sensing and Raman enhancement was studied.

Keywords:Gold-silver Nanoparticles Citrate Reduction β-CD Reduction Optimizing

目 录

第一章 文献综述 1

1.1金银纳米复合粒子的简介 1

1.2金银纳米复合粒子的应用 2

1.2.1表面增强拉曼光谱 2

1.2.2 生物分子荧光分析 3

1.2.3 SPR传感器 4

第二章 金银纳米复合粒子的柠檬酸钠还原法 5

2.1 实验试剂 5

2.2 主要仪器 5

2.3 实验步骤 5

2.4 表征 6

2.5 实验条件优化 7

2.5.1 硝酸银量的影响 7

2.5.2 反应时间的影响 8

第三章 β-CD法制备银包金纳米粒子 10

3.1 实验试剂 10

3.2 实验仪器 10

3.3 实验步骤 10

3.4 表征 11

3.5实验条件优化 12

3.5.1 硝酸银量的影响 12

3.5.2 反应时间不同的影响 13

3.6 本章小结 14

第四章 结论与展望 15

4.1 总结 15

4.1.1银包金纳米复合粒子的拉曼增强效应 15

4.1.2 金银纳米复合粒子在分析传感应用的研究 16

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 文献综述

1.1金银纳米复合粒子的简介

核-壳结构的纳米复合材料一般情况下是由至少两种不同的物质组合，一种物质形成粒子在中心作为纳米粒子的粒子核，一种物质通过沉积包裹在外形成粒子的外壳，因此这种粒子一般由内核和外壳组成。核-壳结构的复合纳米材料可以拥有多种物质的性质，并且能够调整核壳物质的类型以及核壳的厚度等因素来实现对其性能的调控，使得核壳复合结构材料在多功能材料领域具有重要的地位和广阔的应用前景。其中，使用贵金属纳米粒子形成的核壳结构是近年来材料领域研究的热点。贵金属纳米复合粒子主要分为金包银，银包金以及金银双壳纳米复合粒子等。金与银的纳米粒子都具有显著的表面等离子共振效应，但是又有所差异。金银的核-壳结构或壳-核结构既能继承金银纳米粒子的优点，又能弥补其不足，从而提升了它的性能及其应用范围。比方说，单分散的银纳米粒子的合成较为困难，但是单分散的金纳米粒子的合成相对较为容易。因此如果将单分散的金纳米粒子作为模板，可以制备银包金纳米粒子分散性相对较高。另一方面，金的生物相容性虽然好，性质相对稳定，但价格很昂贵，我们可以通过金包银的方式降低成本，同时能调控表面光学性能。

金属纳米粒子一般分为两种情况：一种情况是两种金属离子在同一溶液中通过还原剂同时还原，这种情况下生成的合金性质很难由人为控制；另一种是一种金属在溶液中先在还原剂的作用下还原成粒子作为核结构，然后加入另一种金属在先前的粒子上上通过沉积生长形成壳，从而得到核-壳结构的复合粒子^[1]。由两种或者两种以上的元素构成复合粒子具有普通粒子没有的独特性质，尤其表现在催化和光学方面^[2]。在先前的实验报道中，银粒子比金粒子有更高的SERS增强效果^[3]，但银粒子稳定性较差，导致其粒径和形貌很难控制，因此很大程度地限制了SERS效应的应用^[4]。而金纳米粒子的稳定性比银粒子高很多，尺寸和形貌比较好控制，因此已经有一些研究者开始通过以制备好的金纳米粒子为核，在其

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