金納米的制備、性能、標(biāo)記和催化應(yīng)用研究.pdf

1、本文合成了具有不同形狀、尺寸、包被材料和多種性能的金納米粒子,并研究了它們?cè)诘入x子體振子相互作用、抗非特異性吸附作用和相關(guān)標(biāo)記策略中的應(yīng)用。金納米粒子作為催化劑固載材料對(duì)Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)及環(huán)己烷氧化反應(yīng)有良好的催化活性。探討了應(yīng)用于催化反應(yīng)的金納米粒子的大小和形狀。
　　 金納米粒子標(biāo)記策略作為一種經(jīng)典的信號(hào)增強(qiáng)手段被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)小分子與其配體之間的相互作用。但是不同尺寸和形狀的金納米粒子對(duì)表面等離子共振信號(hào)的影

2、響還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本文利用具有不同尺寸的三種納米材料,即納米球、納米棒和八面體納米研究了它們?cè)诠潭?70hm激發(fā)波長(zhǎng)的條件下對(duì)SPR信號(hào)的影響。不同形狀和尺寸的金納米粒子等離子體吸收帶不同,在一定濃度下其SPR信號(hào)會(huì)改變。當(dāng)具有不同縱向吸收帶的金納米棒分別應(yīng)用于傳感芯片表面時(shí),可以明顯的觀測(cè)到三個(gè)不同的SPR信號(hào)。第一個(gè)區(qū)域是縱向吸收峰與SPR激發(fā)波長(zhǎng)接近或吻合,這抑制了SPR角度的位移。第二個(gè)區(qū)域是624-639ma和728-763n

3、m的縱向吸收峰對(duì)SPR的共振角位移產(chǎn)生了一定的增強(qiáng)作用。第三個(gè)區(qū)域是從700-726nm的縱向吸收峰對(duì)SPR的共振角位移產(chǎn)生了明顯的增強(qiáng)作用。這種現(xiàn)象可以用SPR角度的位移與納米棒的縱向吸收峰相關(guān)性計(jì)算來(lái)解釋。對(duì)于納米球和納米八面體而言,SPR角度的位移同樣由它們的形狀和尺寸決定,隨納米粒子的大小增加而增加。因此,研究結(jié)果可以用來(lái)指導(dǎo)如何選擇金納米粒子作為SPR檢測(cè)小分子與蛋白相互作用檢測(cè)中的信號(hào)增強(qiáng)標(biāo)記物。
　　 控制金納米標(biāo)

4、記物對(duì)分析對(duì)象的非特異性吸附是成功研究配體-靶標(biāo)特異性相互結(jié)合的關(guān)鍵。本文研究了二茂鐵功能化的金納米粒子在不同表面吸附的性質(zhì)。金納米表面組裝上一層以聚乙二醇硫醇和炔基末端的聚乙二醇硫醇組成的混合巰基單分子膜,然后通過(guò)炔基-疊氮基的點(diǎn)擊反應(yīng),將疊氮基末端的二茂鐵(Fc)連接在金納米表面。使用循環(huán)伏安法(CV)研究了Fc-金納米在未經(jīng)修飾及修飾了自組裝單分子層(SAM)或蛋白質(zhì)層的玻碳、金和鉑電極上的吸附行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn),裸金電極對(duì)Fc-金納

5、米具有較高的吸附容量。然而,當(dāng)金電極上修飾了2-巰基乙醇,十二硫醇和聚乙二醇硫醇單層膜時(shí),吸附減少或被完全阻止。由于二茂鐵標(biāo)記的金納米粒子具有良好的電化學(xué)活性和水分散性,因此利用循環(huán)伏安法可以研究金納米粒子與牛血清蛋白的相互作用。牛血清蛋白修飾的電極較其它材料修飾的電極顯示出更好的抗吸附性能。因此,相比表面等離子體共振(SPR)和傅立葉變換紅外光譜法,循環(huán)伏安法研究非特異性相互作用更有效。
　　 金納米粒子催化是當(dāng)今研究的一個(gè)熱

6、點(diǎn)。Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)就是一個(gè)通過(guò)金納米粒子選擇性催化的反應(yīng)。本文利用透射電鏡表征了通過(guò)氧化鑭沉積制備的一系列具有不同形狀和大小的金納米粒子,并研究了其在不同溫度條件下對(duì)苯和碘苯的Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)的催化作用。當(dāng)偶聯(lián)反應(yīng)以DMF做溶劑結(jié)合微波輻射時(shí),反應(yīng)產(chǎn)物DPA的得率較為理想。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明,金納米粒子的形狀和尺寸明顯決定了其對(duì)Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)的催化作用,球形的納米金被證明是最有效的催化劑。

7、然而,金納米重復(fù)使用時(shí)其催化活性明顯下降,偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物的收率僅為34％。除了形狀和尺寸對(duì)催化的影響外。金納米粒子在金基底上的穩(wěn)定性也是影響Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)的一個(gè)重要因素。
　　 從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境角度來(lái)看,環(huán)己烷氧化反應(yīng)的高效催化都是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。在此,環(huán)己烷在傳統(tǒng)的加熱、超聲、微波輻射的條件下,利用不同納米金負(fù)載的氧化鑭實(shí)現(xiàn)催化氧化。氧化反應(yīng)在溶劑和無(wú)溶劑體系中,由自由基引發(fā)完成。4-56nm尺寸范圍內(nèi)的球形、六

8、邊形和PEG修飾的金納米粒子被應(yīng)用于環(huán)己烷的氧化。這種金納米催化環(huán)己烷氧化的反應(yīng),以前未見(jiàn)報(bào)道。大部分納米金在反應(yīng)過(guò)程中能催化環(huán)己烷定量氧化為氧化環(huán)己烷,使用4nm的球形金納米和56nm的六邊形金納米粒子催化反應(yīng),能使環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到近11％。此外,球形金納米催化劑在反應(yīng)體系中可回收使用。對(duì)于所有的催化體系,環(huán)己烷氧化在無(wú)溶劑及微波輻條件下的效果較好。由于該催化體系制各簡(jiǎn)單,金納米可重復(fù)使用以及環(huán)境友好等特點(diǎn),金納米成為一種可供選擇的催