以蘆丁為還原劑的金納米粒子的合成-食品質(zhì)量與安全畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　以蘆丁為還原劑的金納米粒子的合成</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 食品質(zhì)量與安全

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目 錄</b></p&

3、gt;<p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　1 材料與方法2</b></p><p>　　1.1 材料與儀器2</p><

4、p>　　1.2 實驗方法2</p><p>　　1.2.1 試劑的配制2</p><p>　　1.2.2 金納米粒子的合成3</p><p>　　1.2.3 反應(yīng)條件的優(yōu)化3</p><p>　　1.2.4 反應(yīng)體系中蘆丁濃度的選擇4</p><p>　　1.2.5 金納米粒子的紅外光譜4</p

5、><p><b>　　2 結(jié)果與討論4</b></p><p>　　2.1 金納米粒子的合成的結(jié)果4</p><p>　　2.3 反應(yīng)條件優(yōu)化的結(jié)果5</p><p>　　2.3.1 pH值對反應(yīng)體系的影響的結(jié)果5</p><p>　　2.3.2溫度對反應(yīng)體系的影響的結(jié)果6</p>

6、;<p>　　2.3.3 時間對反應(yīng)體系的影響的結(jié)果7</p><p>　　2.4 反應(yīng)體系中蘆丁使用量的選擇的結(jié)果7</p><p>　　2.5 金納米粒子紅外光譜分析8</p><p><b>　　3 結(jié)論9</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)10</b><

7、;/p><p><b>　　致謝11</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文以蘆丁為還原劑與穩(wěn)定劑還原氯金酸，合成金納米粒子。利用單因素輪換法優(yōu)化了反應(yīng)條件。利用紫外可見分光光度計測定金納米粒子的吸收光譜。使用紅外分光光度計測定紅外光譜。試驗結(jié)果表明，固定氯金酸用量為0.2mL，蘆丁濃度是

8、3×10-4M。反應(yīng)的最佳條件為：反應(yīng)溫度70℃，提取時間45分鐘，pH6.80。紫外光譜顯示，金納米粒子的最大吸收峰位于535nm，紅外光譜結(jié)果表明蘆丁中OH、C=O等官能團(tuán)參與了金納米粒子的還原。</p><p>　　關(guān)鍵詞：蘆丁；金納米粒子；紫外光譜；紅外光譜</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

9、;　　Taking rutin as the reducing agent and stabilizer reduction gold chloride acid, synthesis of gold nanoparticles.The reaction conditions were optimized by single factor rotation method.Using the uv-vis spectrophotomete

10、r determination of gold nanoparticles absorption spectra.Using infrared spectrophotometer determination of infrared spectrum.The test results show that the fixed gold chloride acid dosage of 0.2 mL, rutin concentration i

11、s 3 x 10-4 m.The best conditions of reaction are as follows: re</p><p>　　Key words: rutin; Gold nanoparticles.Ultraviolet spectrum;Infrared spectrum</p><p><b>　　引言</b></p><

12、;p>　　金納米粒子，是黃金的納米級顆粒，呈黑色，可用于醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、也可用于化工類金屬涂層?，F(xiàn)已發(fā)展成熟的金納米粒子的制備方法，包括還原法、模板法、種子生長法和兩相合成法等。使用上述方法，合成了不同形狀及大小的金納米粒子。[1]金納米粒子具有良好的穩(wěn)定性、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、光學(xué)效應(yīng)以及特殊的生物親和效應(yīng),使得其在催化劑制備、非線性光學(xué)裝置、單電子隧道以及DNA</p><p>　　測序等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)

13、用前景,金納米獨特的化學(xué)性質(zhì)使得它成為極具應(yīng)用于生物領(lǐng)域潛質(zhì)的納米材料。[2]制備得到無毒的具有潔凈表明的金納米的綠色合成方法至關(guān)重要。環(huán)境友好的溶劑體系是實現(xiàn)合成無毒潔凈納米金目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。[3]</p><p>　　蘆丁是廣泛分布于自然界植物中的一種具有代表性的黃酮類化合物，具有消炎、抗氧化、延緩衰老、抗癌等多種生理功效。[4}黃酮類化合物是一類存在于自然界的、具有2-苯基色原酮結(jié)構(gòu)的化合物。它們分子中有一個酮

14、式羰基，第一位上的氧原子具堿性，能與強(qiáng)酸成鹽，其羥基衍生物多具黃色，故又稱黃堿素或黃酮。[5]黃酮類化合物廣泛存在于天然藥材、蔬菜果實及一些植物產(chǎn)品中，黃酮由于能夠提供電子或氫原子，可以用來清除活性氧分子，是極好的天然抗氧化劑、還原劑。黃酮能夠通過羰基或P電子吸附在金納米的表面。這一相互作用機(jī)制將酮類轉(zhuǎn)換成羰基酸，從而起到對金屬離子的還原作用，這些性質(zhì)使得黃酮成為合成金納米的極好的還原劑與穩(wěn)定劑[6]。</p><p

15、>　　金納米粒子的制備方法已經(jīng)有許多文獻(xiàn)報道，其中以檸檬酸鹽作穩(wěn)定劑和還原劑的化學(xué)合成方法最常見，應(yīng)用最廣泛。[7]本試驗以蘆丁為還原劑通過水浴加熱還原氯金酸得到金納米粒子，通過單因素實驗優(yōu)化其反應(yīng)條件，通過測定紅外光譜確定蘆丁與金納米粒子的生物基團(tuán)的變化，研究蘆丁作為還原劑還原氯金酸生成金納米粒子的反應(yīng)機(jī)制。 </p><p><b>　　1 材料與方法</b></p>

16、<p>　　1.1 材料與儀器</p><p><b>　　表1 材料與儀器</b></p><p><b>　　1.2 實驗方法</b></p><p>　　1.2.1 試劑的配制</p><p>　　蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液的配制：準(zhǔn)確稱取在120℃下干燥至恒重的蘆丁樣品366mg，并將其置于

17、250mL容量瓶中，加入少量的0.2M氫氧化鈉溶液，進(jìn)行溶解，放置冷卻，等其溶解完全，加蒸餾水定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度，制成濃度為3×10-3M的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液，搖勻備用。</p><p>　　蘆丁稀釋液的配制：取5mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液，加入到50mL容量瓶中，加蒸餾水定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度，制成濃度為3×10-4M的蘆丁稀釋液。</p><p>　　B-R緩沖溶液A液的配制：用天平分別稱取1.2

18、g的醋酸，1.24g的硼酸，1.96g的磷酸，將其置于500mL容量瓶中，加蒸餾水定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度，搖勻備用。</p><p>　　B-R緩沖溶液B液的配制：準(zhǔn)確稱取2g氫氧化鈉，將其置于250mL容量瓶中，加蒸餾水定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度，搖勻備用。</p><p>　　pH=2.21B-R溶液的配制：量取50mL的B-R緩沖溶液A液，加入5mLB-R緩沖溶液B液，搖勻備用。</p>

19、<p>　　pH=4.10B-R溶液的配制:量取50mL的B-R緩沖溶液A液，加入12.5mLB-R緩沖溶液B液，搖勻備用</p><p>　　pH=6.80B-R溶液的配制:量取50mL的B-R緩沖溶液A液，加入25mLB-R緩沖溶液B液，搖勻備用</p><p>　　pH=9.15B-R溶液的配制:量取50mL的B-R緩沖溶液A液，加入35mLB-R緩沖溶液B液，搖勻備用&l

20、t;/p><p>　　pH=11.20B-R溶液的配制：量取50mL的B-R緩沖溶液A液，加入42.5mLB-R緩沖溶液B液，搖勻備用</p><p>　　pH=11.92B-R溶液的配制：量取50mL的B-R緩沖溶液A液，加入48.75mLB-R緩沖溶液B液，搖勻備用</p><p>　　氯金酸溶液的配制；取1g氯金酸結(jié)晶置于100mL容量瓶中，加蒸餾水定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度

21、，放置于冰箱中保存。</p><p>　　1.2.2 金納米粒子的合成</p><p>　　取1支5mL的比色管，依次加入1mL的pH=6.8的B-R緩沖溶液，0.5mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液，0.2mL的氯金酸溶液，最后加蒸餾水定容至5mL，漩渦混勻后放入70℃水浴鍋中水浴加熱1h，另做不加氯金酸溶液和不加蘆丁溶液的空白，取出冷卻至室溫，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，并用紫外分光光度計測量波長為400-800nm

22、范圍的吸收光譜。[8] </p><p>　　1.2.3 反應(yīng)條件的優(yōu)化</p><p>　　1.2.3.1 pH值對反應(yīng)體系的影響</p><p>　　取6支比色管，分別往其中加入1mL的pH=2.21，4.10，6.80，9.15，11.20，11.92的B-R緩沖溶液，再分別加入蘆丁溶液，0.2mL的氯金酸溶液，加蒸餾水定容至5mL，漩渦混勻后放入水浴鍋中水浴

23、加熱1h，取出冷卻至室溫，并用紫外分光光度計測量波長為400-800nm范圍的吸收光譜。選擇最優(yōu)pH。</p><p>　　1.2.3.2 溫度對反應(yīng)體系的影響</p><p>　　根據(jù)1.2.3.1中得出的最佳pH作為反應(yīng)pH，取5支比色管，分別往其中加入1mL的B-R緩沖溶液，再分別加入蘆丁溶液，0.2mL的氯金酸溶液，加蒸餾水定容至5mL，漩渦混勻后分別放入溫度為50，60，70，8

24、0，90℃水浴鍋中水浴加熱1h，取出冷卻至室溫，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，并用紫外分光光度計測量波長為400-800nm范圍的吸收光譜。選擇最優(yōu)反應(yīng)溫度。</p><p>　　1.2.3.3 反應(yīng)時間對納米金合成的影響</p><p>　　根據(jù)上述兩個試驗得出的最佳pH和最佳反應(yīng)溫度。取5支比色管，分別往其中加入1mL的B-R緩沖溶液，蘆丁溶液，0.2mL的氯金酸溶液，加蒸餾水定容至5mL，漩渦混勻后

25、將5支比色管放入水浴鍋中分別水浴加熱10，30，45，60，90min，取出冷卻至室溫，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，并用紫外分光光度計測量波長為400-800nm范圍的吸收光譜。選擇最優(yōu)反應(yīng)時間。</p><p>　　1.2.4 反應(yīng)體系中蘆丁濃度的選擇</p><p>　　根據(jù)條件優(yōu)化試驗得出的結(jié)果，取7支比色管，分別往其中加入1mL的B-R緩沖溶液，再分別加入濃度為6×10-6M，6

26、15;10-5M，9×10-5M，1.2×10-4M，3×10-4M，4.8×10-4M，6×10-4M的蘆丁溶液，再分別加入0.2mL的氯金酸溶液，加蒸餾水定容至5mL，漩渦混勻后比色管放入水浴鍋中水浴加熱1h，取出冷卻至室溫，用紫外分光光度計測量波長為400-800nm范圍的吸收光譜。</p><p>　　1.2.5 金納米粒子的紅外光譜</p>

27、<p>　　根據(jù)條件優(yōu)化試驗得出的結(jié)果作為反應(yīng)條件，制作出金納米粒子樣品，裝入預(yù)處理過后的透析袋（截留分子量8000-14000）中，將透析袋放在裝有蒸餾水的燒杯中，將燒杯放在磁力攪拌器上透析48h,透析完后將透析液用燒杯裝好放在-18℃的冰箱內(nèi)冷凍一晚上，將透析液凍好后，放入冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥24h，冷凍干燥過后，用蘆丁與金納米粒子分別與溴化鉀晶體研磨后制成壓片，使用紅外分光光度計測定其紅外吸收光譜。</p>

28、<p><b>　　2 結(jié)果與討論</b></p><p>　　2.1 金納米粒子的合成試驗的結(jié)果</p><p>　　a b</p><p>　　圖1 金納米粒子的合成：a、合成的金納米溶液的紫外吸收光譜；b、反應(yīng)合成的金納米溶液（從左到右分別為加蘆丁，氯金酸

29、的溶液；加蘆丁的溶液；加氯金酸的溶液）</p><p>　　用蘆丁和氯金酸pH=6.8的反應(yīng)環(huán)境中水浴加熱，結(jié)果如圖1b的試驗現(xiàn)象所示。蘆丁和氯金酸的反應(yīng)液的顏色變成酒紅色，[9]不加氯金酸的反應(yīng)液的顏色變成淺黃色，不加蘆丁的反應(yīng)液的顏色是無色透明的。利用紫外分光光度計對反應(yīng)液的可見光區(qū)400-800nm進(jìn)行波長掃描，生成物紫外掃描工作曲線如圖1a所示，兩組空白實驗的吸收譜都是沒有出現(xiàn)吸收峰的，而加了蘆丁與氯金酸

30、的混合溶液在528nm處出現(xiàn)了紫外特征吸收峰。且溶液顏色為酒紅色，由此可以判斷蘆丁可以還原氯金酸反應(yīng)生成金納米粒子。</p><p>　　2.3 反應(yīng)條件優(yōu)化結(jié)果</p><p>　　2.3.1 pH值對反應(yīng)體系的影響試驗的結(jié)果</p><p>　　a b</p>

31、<p>　　圖2 pH對反應(yīng)體系的影響：a、不同pH的紫外吸收光譜；b、不同pH的紫外最大吸收峰位置</p><p>　　由圖2a，圖2b的不同pH環(huán)境下反應(yīng)液的紫外光譜及最大吸收峰位置可看出，使用不同pH的緩沖溶液會導(dǎo)致最大吸收峰液出現(xiàn)在不同波長范圍，當(dāng)緩沖pH=2.21，4.1時，生成的金納米粒子的紫外吸收峰強(qiáng)度較小，為1.7819，1.9198，最大吸收峰位置在549nm和544nm，當(dāng)緩沖溶液

32、pH=6.8時，合成物紫外吸收峰強(qiáng)度為3.0843，紫外吸收峰強(qiáng)度最大，最大吸收峰在535nm，當(dāng)緩沖溶液的pH在9.15，11.2，11.95的時候，生成的金納米粒子的紫外吸收峰強(qiáng)度為2.6984，2.6462，2.6514，吸收峰強(qiáng)度較pH=6.8時的小，最大吸收峰位置分別為528，526，526nm，且峰寬較寬，可能是金納米粒子之間發(fā)生了聚合，可以認(rèn)為，如果反應(yīng)環(huán)境過酸或過堿，會對蘆丁和氯金酸的反應(yīng)體系造成影響，金可能與H+或OH

33、-離子生成復(fù)合物。導(dǎo)致反應(yīng)生成的金納米粒子不夠穩(wěn)定或者反應(yīng)不夠完全。[3]故選用pH=6.80為最適pH。</p><p>　　2.3.2溫度對反應(yīng)體系的影響試驗的結(jié)果</p><p>　　a b</p><p>　　圖3 溫度對反應(yīng)體系的影響：a、不同溫度下的紫外吸收光譜；b、不同溫度的紫外最

34、大吸收峰位置</p><p>　　由圖3b結(jié)果可以看出，5種反應(yīng)溫度下，反應(yīng)生成的金納米粒子的紫外最大吸收峰的位置基本沒有發(fā)生變化，分別為525，525，524，527，523nm，都在525nm左右。圖3a的不同水浴溫度下金納米粒子的紫外光譜可以看出在不同的反應(yīng)溫度的條件下，合成的金納米粒子的紫外吸收峰強(qiáng)度，從50℃到90℃，分別為1.8282，1.6275，1.9562，1.6614，1.7226，隨著溫度升

35、高，在70℃水浴時紫外吸光度的最大吸收峰強(qiáng)度最大，溫度達(dá)到80℃后，紫外吸收峰強(qiáng)度下降較大，這可能是由于溫度較高時，金納米粒子容易發(fā)生聚沉，或者是抑制了蘆丁的活性，影響了對氯金酸的還原。故選擇70℃為最佳水浴溫度[9]。</p><p>　　2.3.3 時間對反應(yīng)體系的影響試驗的結(jié)果</p><p>　　a b</p&

36、gt;<p>　　圖4 時間對反應(yīng)體系的影響：a、不同時間的紫外吸收光譜；b、不同時間的紫外最大吸收峰位置</p><p>　　圖4a，圖4b的不同反應(yīng)時間下的金納米粒子的紫外吸收光譜及最大吸收峰位置表明，反應(yīng)時間從10min到90min，金納米粒子的最大吸收峰位置分別在523，525，525，525，523nm。納米金合成的紫外最大吸收峰強(qiáng)度隨時間的增大而增大，，但在45min分鐘后趨于達(dá)到穩(wěn)定，

37、反應(yīng)60min時的最大吸收峰強(qiáng)度較45min和90min時的小，90min時的吸收峰強(qiáng)度與45min時的強(qiáng)度幾乎相同，當(dāng)反應(yīng)時間為90min時，最大吸收峰的峰寬更寬。因此可以選擇45min為最佳反應(yīng)時間。</p><p>　　2.4 反應(yīng)體系中蘆丁使用濃度試驗的選擇</p><p>　　a b</p><p>

38、;　　圖5 蘆丁濃度對反應(yīng)體系的影響：a、使用不同濃度蘆丁的紫外吸收光譜；b、使用不同濃度蘆丁的紫外最大吸收峰位置(從1到7分別代表6×10-6M，6×10-5M，9×10-5M，1.2×10-4M，3×10-4M，4.8×10-4M，6×10-4M的蘆丁濃度）</p><p>　　從圖5a，圖5b可以看出，當(dāng)蘆丁濃度為6×10-6M

39、，6×10-5M，9×10-5M時，反應(yīng)液的紫外吸收峰都很小，分別為0.281,0.5823,0.5358。且最大吸收峰位置為682，565，568nm。這是因為反應(yīng)的蘆丁用量太少，反應(yīng)還原氯金酸的程度不夠，生成金納米粒子的量太少。當(dāng)使用的蘆丁濃度為1.2×10-4M，3×10-4M，4.8×10-4M，6×10-4M時，生成的金納米粒子紫外吸收峰強(qiáng)度基本沒有變化，分別為2.7

40、452，2.7635，2.7555，2.7763。最大吸收峰位置在528，526，527，527nm?？梢哉J(rèn)為使用蘆丁濃度大于1.2×10-4M時，可以穩(wěn)定反應(yīng)生成較多金納米粒子，蘆丁濃度過小時，蘆丁既充當(dāng)氧化劑又充當(dāng)還原劑將Au3+還原為Au0。[3]當(dāng)使用蘆丁濃度為1.2×10-4M，4.8×10-4M，6×10-4M時，吸收峰的峰寬較蘆丁濃度為3×10-4M時的寬，故選用3

41、5;10-4M為最佳反應(yīng)物濃度。</p><p>　　2.5 金納米粒子紅外光譜分析</p><p>　　圖 6 </p><p>　　圖 6 蘆丁和金納米粒子的紅外光譜</p><p>　　由如圖6可以看出，蘆丁的吸收帶在1060cm-1，，1200cm-1，1380cm-1，1600

42、cm-1。金納米粒子的吸收帶在1000cm-1，1210cm-1，1360cm-1，1660cm-1，比較圖6可以發(fā)現(xiàn)是芳香環(huán)上的C=C，C=O伸長引起的吸收帶1660cm-1減至1600cm-1，可能是由于黃酮上C環(huán)上的C=O的轉(zhuǎn)換及分子內(nèi)氫鍵形成引起的，1200cm-1和1380cm-1分別是COOH和C-O鍵的振動引起的吸收帶，1200cm-1增至1210m-1說明羥基參與了反應(yīng)。[10]</p><p>

43、<b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　論文采用蘆丁作為還原劑通過水浴加熱還原氯金酸的方法合成金納米粒子，證明以蘆丁作為還原劑可以還原氯金酸生成金納米粒子。合成使用的蘆丁濃度為3×10-4M，固定氯金酸用量為0.2mL。合成的金納米粒子溶液為酒紅色。本論文利用單因素實驗，通過測定紫外可見光吸收光譜探討了氯金酸與蘆丁反應(yīng)生成金納米粒子的最佳反應(yīng)條件。結(jié)果表明，最佳的反應(yīng)

44、條件為：1mL的pH=6.8的B-R緩沖溶液，反應(yīng)水浴溫度為70℃，反應(yīng)時間為45min。通過使用紫外可見光分光光度計測定金納米粒子，所合成的金納米粒子在535nm處有紫外特征吸收峰，通過對紅外光譜圖的分析，通過分析可知，在蘆丁還原氯金酸的過程中，黃酮可能伴隨著酮基轉(zhuǎn)換為羧酸的內(nèi)部反應(yīng)機(jī)制。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]冷玉

45、敏, 馬春華, 姬曉旭,等. 金納米粒子的制備方法[J]. 南陽師范學(xué)院學(xué)報, 2013, 12(12):20-24.</p><p>　　[2]徐玉梅. 金納米粒子的制備及表征[J]. 甘肅科技, 2008, 24(13):74-75.</p><p>　　[3]陸瑤. 利用植物源黃酮合成納米金及與抗氧化性活性相關(guān)性研究[D]. 廣東工業(yè)大學(xué), 2015.</p><

46、p>　　[4]王改玲. 苦蕎籽粒中蘆丁及蘆丁降解酶的應(yīng)用研究[D]. 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2005.</p><p>　　[5]劉一杰, 薛永常. 植物黃酮類化合物的研究進(jìn)展[J]. 中國生物工程雜志, 2016, 36(9):81-86.</p><p>　　[6]耿升, 張敏, 楊麗,等. 蘆丁-卵磷脂復(fù)合物的理化性質(zhì)研究[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工月刊, 2016(14):47-50.

47、</p><p>　　[7]李自靜, 肖銳敏, 黃篤樹,等. 金納米粒子的不同制備方法體系研究[J]. 黃金, 2012, 33(5):3-5.</p><p>　　[8]王慧娟, 李春梅, 劉躍,等. 黃酮類藥物與氯金酸的作用及其分析應(yīng)用[J]. 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報, 2012, 33(6):1172-1176.</p><p>　　[9]孫春燕, 張民偉, 李宏坤

48、,等. 金納米粒子比色探針檢測牛奶及雞蛋中的三聚氰胺[J]. 分析化學(xué), 2012, 40(3):386-390.</p><p>　　[10]馬海翔. 楊梅素綠色合成金納米粒子及其性質(zhì)研究[D]. 廣東工業(yè)大學(xué), 2016.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　論文的完成首先要感謝我的導(dǎo)師杜老師，杜老師從論文的選題、

49、試驗方案的設(shè)計與確定、實驗過程的監(jiān)督指導(dǎo)，論文的寫作等方面，都給予我耐心的指導(dǎo)和建議。在此再次道一聲：老師，謝謝您，您辛苦了。</p><p>　　還要感謝實驗期間幫助我的老師、師兄、師姐、同學(xué)，正是有了你們的幫助我的實驗才能順利完成，謝謝你們！</p><p>　　時光荏苒，大學(xué)四年已經(jīng)悄然度過。四年中每一個走過的地方都值得我們?nèi)プ窇?，去懷念，那里有我們四年的情誼，四年的成長，四年的歡笑