光化学还原制备IgG包裹的银纳米颗粒
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一种还原法制备银纳米颗粒作者:任芝许令艳安辉温馨李松涛来源:《新一代》2019年第19期摘要:银纳米颗粒具有重要的等离激元特性,本文通过还原法制备得到Ag NPs,通过扫描电镜和原子力显微镜对制备得到的Ag NPs进行形貌观测,实验结果表明此方法制备的Ag NPs粒径在100-500 nm,呈现六角状,高度为100 nm。
关键词:等离激元;银纳米颗粒;制备局域表面等离激元(Local Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)是一种非传播型的电子振荡模式。
这种电子振荡模式,其过程受限在金属纳米结构的尺寸范围内,能够直接被自由空间中的光波的电场激发,因此具有丰富的光物理学特性。
图1是在入射光波的作用下,金属纳米球中自由电子的集体振荡的示意图[1]。
图1中,左边的粉色球状物体是金属纳米球,在外界光波的激发的作用下,其内部的电子发生振荡;蓝色正弦曲线和红色曲线分别代表某一时刻行进的光波(电磁波)的电场分布和磁场分布;在光波的电场的作用下,金属纳米球内部的电子重新分配。
在没有外加光波电场时,金属纳米球内部的电荷处于相对平衡的状态;当存在外加光波电场时,金属纳米球内部因外加电场的作用,存在极化电场,该极化电场对离开平衡态的自由电子施加一个回复力,因此自由电子在回复力作用下在平衡态附近来回振荡。
若入射光波的频率与自由电子的振荡频率相等,则两者产生共振,金属纳米球内部的电子的集体振荡的振幅达到最大,通常被称为局域表面等离激元共振,这种共振产生的特征效应主要表现为对入射光波的选择性吸收、对入射光波的散射增强和金属纳米球周围局域场的增强。
局域表面等离激元对金属纳米结构的尺寸大小、形貌、金属的种类以及外界环境介质的折射率均具有很强的依赖性[2],这些特性使得局域表面等离激元共振光谱具有更宽的调谐范圍,产生了丰富的光物理学过程,并在SERS、SEF、太阳能电池及非线性光学等方面有着重要的应用[3-10]。
复合纳米银颗粒的方法复合纳米银颗粒是一种具有广泛应用前景的新材料,它结合了纳米技术和银材料的优势,具有优异的导电性、抗菌性和光学性能。
本文将介绍几种制备复合纳米银颗粒的常用方法。
一、化学还原法化学还原法是制备复合纳米银颗粒的一种常用方法。
首先,将银盐与还原剂溶解在溶剂中,经过加热反应,银离子被还原为纳米银颗粒。
为了改善其性能,可以在反应过程中加入其他材料,如聚合物或金属氧化物。
这种方法制备的纳米银颗粒具有均匀分散、尺寸可控和高度稳定的特点。
二、物理蒸发法物理蒸发法是另一种常见的制备复合纳米银颗粒的方法。
该方法通过蒸发技术将银源加热至高温,使其蒸发并在基底上凝结形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米银颗粒尺寸分布较窄,可以通过控制蒸发条件来调节颗粒尺寸和形状。
三、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种制备复合纳米银颗粒的简单有效的方法。
该方法通过将溶胶和凝胶过程相结合,使溶胶中的银离子形成纳米颗粒。
首先,通过化学方法制备银溶胶,然后通过凝胶过程使溶胶中的银离子聚集形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米银颗粒具有较大的比表面积和优异的催化性能。
四、微乳液法微乳液法是一种制备复合纳米银颗粒的独特方法。
该方法通过在溶剂中形成微乳液,将银盐转化为纳米银颗粒。
微乳液中的表面活性剂可以有效地控制纳米颗粒的尺寸和形状。
此外,通过调节微乳液的成分和条件,还可以制备出具有特殊形貌和功能的复合纳米银颗粒。
制备复合纳米银颗粒的方法有化学还原法、物理蒸发法、溶胶凝胶法和微乳液法等。
这些方法各有特点,可以根据实际需求选择合适的方法。
复合纳米银颗粒的制备将为电子器件、生物传感器、抗菌材料等领域的发展提供新的可能性。
随着纳米科技的不断进步,相信复合纳米银颗粒的应用前景将更加广阔。
新型银纳米颗粒材料的制备与应用银纳米颗粒是一种新型纳米粒子材料,受到了广泛的关注。
因为它的物理和化学性质的优良,因此被广泛地应用于各个领域,包括医学、化学、生物、环境和能源等方面。
这篇文章将介绍新型银纳米颗粒材料的制备方法和应用现状。
一、银纳米颗粒的制备方法银纳米颗粒的制备方法通常可以分为化学还原法、物理方法和生物合成法三种。
化学还原法是制备银纳米颗粒的主要方法之一。
其基本原理是通过金属银离子与还原剂反应得到银原子,并形成颗粒状或簇状的银纳米颗粒。
此方法可以控制颗粒的大小、形状和分散性,但具有一定的毒性和化学污染。
物理方法是通过物理手段得到银纳米颗粒,主要有蒸气凝聚法、溅射法和激光法等。
物理方法具有制备高纯度、多样性、可控性和动态性等优点,但成本较高,产出量相对较少。
生物合成法是一种新型的制备银纳米粒子的方法,其基本原理是用生物体代替还原剂,通过核酸、蛋白质和褐藻等生物物质作为还原剂,制备出颗粒形态多样、结构可控、绿色环保和生物相容性良好的银纳米颗粒。
二、银纳米颗粒的应用1. 医学方面银纳米颗粒在医学领域中有着广泛的应用。
在纳米粒子的尺寸范围内,银纳米颗粒具有卓越的抗菌性和杀菌性。
其与金属材料相比,具有更好的生物相容性和生物安全性,能够用于治疗感染、上呼吸道感染、手术伤口感染等方面。
同时,银纳米颗粒还有按需释放药物作用,可以作为药物载体,用于癌症和心血管疾病治疗等方面。
2. 材料科学银纳米颗粒在材料科学领域中也有广泛的应用。
它们可以作为催化剂,用于制备羧酸、羧酸酐和芳香族化合物等。
此外,在染料敏化太阳能电池、显示技术、传感器技术和智能涂层等方面也有着广泛的应用。
3. 环境保护银纳米颗粒在污水处理、环境保护和气体净化等方面有应用潜力。
例如,它们可以作为吸附剂,用于有机污染物的去除和杀灭细菌。
4. 能源领域银纳米颗粒在能源领域中也有着重要的应用。
例如,银纳米颗粒可以作为阳极催化剂用于燃料电池和金属空气电池中。
银纳米粒子的合成及其光学性质近年来,纳米技术的快速发展促进了科技领域的进步。
纳米粒子作为纳米技术研究的重点之一,具有体积小、比表面积大、量子效应强等特点,已经在医学、环保、新能源、生物化学和光电技术中得到了广泛的应用。
其中银纳米粒子因其独特的光学性质引起了广泛的关注,银纳米粒子具有强烈的吸收和散射性能,可用作分子生物学、成像、传感、热疗、生物标记等领域的研究和应用。
接下来将介绍银纳米粒子的合成及其光学性质。
一、银纳米粒子合成银纳米粒子的制备方法通常有化学还原法、微乳液法、有机溶剂法、溶胶-凝胶法等多种,本文主要介绍化学还原法。
化学还原法是最常用的合成银纳米粒子的方法之一。
通常是将一定量的还原剂(如:硼氢化钠、氢氨水、乙二醛等)和银盐(如硝酸银、氟化银等)在适当条件下反应制备银纳米晶体。
常用的条件有反应温度、pH值、摇床速率和加入稳定剂等。
以硼氢化银为例,其一般反应方程为:Ag+ + BH4- → Ag^0 + 1/2H2↑ +H2B4O7^2-在银离子溶液中加入硼氢化钠时,硼氢化钠逐渐分解,释放出氢气并将Ag+还原成Ag粒子,从而形成银纳米粒子。
所得到的银纳米粒子直径大小约为1-100纳米不等,具有广泛的应用价值。
二、银纳米粒子光学性质银纳米粒子在可见光和紫外光区域的吸收和散射性能是其最重要的光学性质。
随着银纳米颗粒的尺寸减小,其光学性质也发生显著的变化。
当粒径小于10nm时,银粒子的表面吸收和散射多样性显著,而当粒径大于10nm时,吸收和散射的强度将随着粒子直径增加而线性增加。
1.表面等离子体共振吸收性质银纳米粒子表面存在的等离子体共振(SPR)现象是一种独特的光学现象。
在SPR区域,银纳米颗粒表面产生共振,其中某种频率的光被吸收,而另外一部分则被反射回来。
SPR区域的波长取决于银纳米粒子的直径和形状,且具有极强的吸收能力。
2.散射光性质银纳米粒子还具有非常强的散射光性质。
当银颗粒受到光的照射时,光子的能量会被吸收并激发颗粒表面自由电子的振动,在这个过程中发生能量交换,将能量以散射光子的形式重新释放出来,并具有灵敏的极化性质。
银纳米颗粒的制备和表征及其应用研究一、银纳米颗粒概述银纳米颗粒是一种具有极小尺寸和高比表面积的银元素材料,具有广泛的应用前景。
它不仅具有光学、电学性质、化学反应特性,而且其表面形态独特,在医学、杀菌、催化剂等领域有着重要的应用价值。
在生物医学领域,银纳米颗粒作为一种新型的生物活性材料,已被广泛用于生物成像、药物传输和抗菌等方面的研究。
因此,银纳米颗粒的制备和表征技术吸引了广泛关注。
二、银纳米颗粒的制备方法银纳米颗粒的制备方法多样,目前主要包括化学法、物理法和生物法等。
化学法通常通过还原法、溶胶-凝胶法、微乳液法等方法制备银纳米颗粒;物理法包括电化学法、光还原法、等离子体法等;而生物法是利用植物细胞、微生物发酵物等靶向制备银纳米颗粒。
其中,还原法是目前应用最广泛、制备最简单的一种方法,主要是通过还原剂将银(Ag)离子还原成纳米银颗粒。
三、银纳米颗粒的表征方法银纳米颗粒的表征方法包括形态观察、粒径分析、晶体结构分析、表面等电点(pH)分析等。
形态观察主要利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法,通过观察颗粒的形状、大小、分布情况等信息,评价制备的银纳米颗粒的性质;粒径分析常用的是动态光散射仪(DLS)和激光粒度仪等技术,用来测量不同粒径银纳米颗粒的平均粒径、分布范围等信息;晶体结构分析通常利用X射线衍射仪(XRD)等技术,对银纳米颗粒结构进行分析;表面pH分析则在探究其表面电荷性质、稳定性等方面有着应用。
四、银纳米颗粒的应用研究银纳米颗粒的应用研究主要分为生物医学应用、杀菌消毒应用和催化剂应用等三大方面。
1.生物医学应用:银纳米颗粒在生物医学领域应用广泛,如生物成像、药物传输和抗菌等方面的研究。
其中,生物成像研究主要是利用银纳米颗粒作为生物标记,标记在细胞表面或部位,实现对生物体内部分或全部的无损成像;药物传输和释放研究则包括利用银纳米颗粒作为载体和通过调控其释放行为实现药物的精准释放;抗菌研究中,银纳米颗粒具有独特的物理和化学反应性质,能够对生物菌体进行杀灭和抑制。
银纳米粒子的制备与表征随着纳米技术的逐渐成熟,纳米材料作为一种具有特殊物理和化学性质的新型材料,已经逐渐应用于生物医学、环境保护、电子、光电、催化、能源等许多领域。
而银纳米粒子作为一种应用广泛的材料,其制备和表征技术也已逐渐成为重要的研究领域。
一、银纳米粒子的制备目前,银纳米粒子的制备方法主要有物理法、化学法、生物法等。
物理法:如光还原法、研磨法等。
光还原法是利用激光或紫外线等能量较强的光对氯化银水溶液进行加热处理,从而实现银的还原过程,生成纳米银颗粒;研磨法是将银片或银粉与研磨介质一起裂解、磨碎,使其颗粒度降至纳米尺度。
化学法:如还原法、碳化法、水热法等。
还原法是利用还原剂如硼氢化钠、乙醇、电解法等对银离子进行还原,生成银纳米颗粒;碳化法则是利用高温还原与碳化作用,生成纳米银颗粒;水热法是利用高温、高压等条件,将银离子在水介质中还原生成纳米银颗粒。
生物法:利用植物、动物或微生物等进行合成,是一种相对环保的方法。
如在植物中分离出含有还原银离子的叶绿体,再将还原后的银离子形成银纳米颗粒。
二、银纳米粒子的表征银纳米粒子的表征是对其形态、尺寸、分散性、稳定性、表面性质等进行分析。
主要的表征方法有透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、动态光散射仪(DLS)、紫外吸收光谱、拉曼光谱等。
TEM是目前使用最广泛的表征方法之一,其能够提供纳米颗粒的直接形貌信息,并测量其粒子的大小、形状、分布等。
SEM也可以提供颗粒表面形态信息。
DLS则是可以用于测定颗粒的大小、分散性以及稳定性等物理性质。
紫外吸收光谱和拉曼光谱则可以检测颗粒表面的等离子共振吸收峰和化学成分信息。
此外,X-射线衍射仪(XRD)和能量散射谱(EDS)也可以对样品的晶体结构和元素组成进行分析。
总之,银纳米粒子的制备和表征是探讨其特殊物理和化学性质的重要前奏,而随着纳米技术的不断进步,银纳米粒子将会在更广泛的领域中得到更广泛的应用。
Vol.25No.2安徽工业大学学报第25卷第2期April2008J.ofAnhuiUniversityofTechnology2008年4月文章编号:1671-7872(2008)02-0120-03化学还原法制备银纳米颗粒晋传贵1a,姜山1a,陈刚1b,2(1.安徽工业大学a.材料科学与工程学院;b.冶金与资源学院,安徽马鞍山243002;2.马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000)摘要:在70℃时采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氢氧化钠的混合水溶液,利用葡萄糖还原硝酸银制备了银纳米颗粒。
采用X射线衍射(XRD)、能量分散谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的银纳米颗粒进行了表征。
结果表明该法制备的银颗粒为纯的银纳米颗粒,呈球形,粒径分布集中在20~50nm之间。
关键词:银;纳米颗粒;化学还原法中图分类号:O614.122文献标识码:APreparationofSilverNanoparticlesbyChemicalReductionMethodJINChuan-gui1a,JIANGShan1a,CHENGang1b,2(1.AnhuiUniversityofTechnologya.SchoolofMaterialsScienceandEngineering;b.SchoolofMetallurgyandResources,Maanshan243002,China;2.TechnologyCenter,Ma'anshanIron&SteelCo.Ltd.,Ma'anshan243000,China)Abstract:SilvernanoparticlesarepreparedbyreductionofaqueoussolutionofAgNO3inthepresenceofpolyvinylpyrrolidone(PVP)andNaOHatthetemperatureof70℃,glucosewasusedforthereductionagent.ThesilvernanoparticleswerecharacterizedbyusingX-raydiffraction(XRD),energydispersivespectrometer(EDS)andscanningelectronmicroscope(SEM).Theresultsshowedthatthesilvernanoparticlesproducedbythismethodarepureandsphericalwithnarrow-dispersedsizedistributionrangingfrom20nmto40nm.Keywords:silver;nanoparticles;chemicalreductionmethod银纳米颗粒由于其优良的传热导电性、表面活性、表面能和催化性能,在电子、催化、光学等领域具有很大的潜在应用价值[1-2],越来越受到广泛的关注。
纳米银颗粒的制备及其生物应用第一章纳米银颗粒的制备近年来,纳米技术的快速发展为制备纳米材料提供了新的思路和手段。
纳米银颗粒是一种重要的纳米材料,具有优异的物理化学性质和广泛的生物应用价值。
本章将介绍几种常见的纳米银颗粒制备方法。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米银颗粒的一种常用方法。
其基本原理是在水相中加入氢氧化钠、硝酸银等化学试剂,调节溶液的pH值和温度,使之发生聚合反应,最终制得纳米银颗粒。
2. 化学还原法化学还原法是制备纳米银颗粒的常见方法之一。
该方法基于还原剂对银离子的还原作用,使银离子逐渐为金属银还原成纳米银颗粒。
3. 光化学法光化学法是使用光去还原银离子制备纳米银颗粒的方法。
其具体原理是利用光照后的电子能量使得还原剂对银离子进行还原,形成纳米银颗粒。
第二章纳米银颗粒的生物应用纳米银颗粒具有优异的物理化学性质和生物学特性,已被广泛应用于医学领域、生物成像、抗菌材料等领域。
1.抗菌作用纳米银颗粒具有较强的抗菌作用,对多种细菌、真菌和病毒等有杀灭作用。
其抗菌机制主要是通过破坏细胞膜和细胞壁、电子转移和氧化应激等方式实现。
2.生物成像纳米银颗粒在生物成像中表现出较好的成像效果。
其主要原因是纳米银颗粒表面的等离子体共振(SPR)效应,使得其在近红外区域具有强烈的吸收和散射光信号,因此在纳米粒子标记的生物体内成像效果非常突出。
3.治疗肿瘤近年来,纳米银颗粒因其优异的物理化学性质和生物学特性被广泛应用于肿瘤治疗。
研究表明,纳米银颗粒可以抑制肿瘤细胞增殖,并对肿瘤组织产生热效应,从而达到治疗作用。
第三章纳米银颗粒的应用前景随着纳米技术的不断发展,纳米银颗粒在医学、生物学、环境保护等领域有着广阔的应用前景。
纳米银颗粒在医药领域可以应用于抗菌材料、诊断成像和疾病治疗等方面,同时也可作为环境净化材料、电子材料、植物保护等领域的新兴应用。
总之,纳米银颗粒作为一种重要的纳米材料,在生物医学应用、环境治理等领域有着广泛的应用前景。
银基纳米颗粒的制备及其抗菌性能研究银具有良好的抗菌性能,可以抑制多种细菌的生长,因而广泛应用于医疗、食品、水处理等领域。
而纳米颗粒具有比传统材料更好的化学、物理、生物学性质,因此将银制备成纳米颗粒是近年来的研究热点之一。
本文就银基纳米颗粒的制备方法及其抗菌性能进行阐述。
一、制备方法目前制备银基纳米颗粒的方法比较多,如化学还原法、光化学法、生物还原法等。
其中,化学还原法是常用的方法之一,其基本过程是将银离子加入还原剂溶液中,还原剂通过还原反应生成银纳米颗粒。
具体步骤如下:1.准备银盐水溶液。
将适量的银盐加入去离子水中,搅拌至完全溶解。
2.准备还原剂溶液。
选择一种合适的还原剂,将其加入去离子水中,溶解至完全溶解。
3.将还原剂溶液滴加入银盐水溶液中,不断搅拌。
4.沉淀银颗粒。
将反应混合液与稀酸处理,去除未反应的离子和多余的还原剂,然后用离心机分离出银颗粒沉淀。
5.纯化。
用去离子水反复洗涤沉淀,最后用纯水悬浮。
化学还原法制备的银纳米颗粒具有粒径分散性好、单分散性好、制备简单快捷等优点,但需要控制反应物的比例、反应条件、混合液的搅拌速度等,才能获得满意的颗粒尺寸和分散性。
二、抗菌性能研究表明,银基纳米颗粒具有优异的抗菌性能,具有抗菌谱广、杀菌效率高、解毒性小、无毒副作用等特点。
这主要是因为银离子能与细菌表面的蛋白质和DNA结合,破坏菌体的繁殖和代谢过程,从而达到杀菌效果。
而纳米颗粒具有比传统颗粒更大的比表面积,因此更容易与菌体接触,发挥抗菌作用。
若要考察银基纳米颗粒的抗菌性能,可以采用扩散法、滴定法、浸泡法等方法进行测定。
在实验中,需选择一些常见的细菌菌株作为测试菌,如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、仙人掌芽孢杆菌等。
具体步骤如下:1.准备银基纳米颗粒悬液。
先将银基纳米颗粒纯化后,用去离子水悬浮,并用超声波震荡打散。
2.制作琼脂培养基。
将琼脂加入去离子水中,通过高温高压杀菌后,倒入培养皿中。
待琼脂凝固后,取用。
银纳米颗粒的制备及其光电性能研究随着纳米材料研究的深入,银纳米颗粒作为最具有活性和优良性能之一的纳米材料,受到越来越广泛的关注。
作为一种特殊的纳米晶体材料,银纳米颗粒具有很多出色的性能,如表面等离子共振吸收能力强、比表面积大、催化性能高等,这些性能使得银纳米颗粒在生物医学、化学传感、光学和电子学等领域的应用愈加广泛。
一、银纳米颗粒制备的方法究竟如何制备银纳米颗粒呢?通常有以下几种方法:1. 化学还原法化学还原法是一种最常用的制备银纳米颗粒的方法之一。
该方法通过还原剂对银离子的还原作用形成银纳米颗粒。
通常使用不同的还原剂进行还原,如柠檬酸、杏仁酸、多巴胺和葡萄糖等。
此法制得的银纳米颗粒粒径可调控,并且有较高的纯度和低的成本。
2. 光还原法光还原法是一种基于光化学原理的制备银纳米颗粒的方法。
它使用紫外光辐射表面溶液中的银离子,通过光化学反应生成银纳米颗粒。
此法具有制备快捷、粒径分布狭窄和光学性质稳定等优点。
3. 电化学法电化学法是利用电极位电势将离子还原成金属银纳米颗粒的方法,此法适用于制备较纯的、单一尺寸和形状的银纳米颗粒。
电化学法的制备过程非常简单,但是需要耗费大量的时间和高成本的金属银来实现银纳米颗粒的制备。
二、银纳米颗粒光电性能研究银纳米颗粒经过不同制备方法制备,其形状和尺寸也不尽相同,这些不同的因素会影响银纳米颗粒的光学和电学性能。
银纳米颗粒在纳米尺度下表现出比金属银单晶更强的吸收和放射光能力,这种特殊的现象成为局域表面等离子共振。
1. 局域表面等离子共振(LSPR)现象局域表面等离子共振是指由于银纳米颗粒表面存在的自由电子振动,在电磁场作用下表现出的明显吸收、放射光谱现象。
在可见及近红外区域,这种局域表面等离子共振的吸收谱和放射谱分别对应于银纳米颗粒的长轴和短轴,其峰值位置则与银纳米颗粒的形状、尺寸和介质折射率有关。
2. 表面增强拉曼散射(SERS)应用表面增强拉曼散射是一种表面等离子共振的应用。
利用拉曼光谱监测纳米银颗粒的制备过程随着纳米科技的发展,纳米银颗粒因其独特的物理和化学性质在各种领域得到了广泛的应用。
然而,纳米银颗粒的制备过程对其性能和应用具有重要影响。
拉曼光谱作为一种表征手段,可以有效地监测纳米银颗粒的制备过程。
本文将探讨利用拉曼光谱监测纳米银颗粒制备过程的方法及应用。
一、纳米银颗粒的制备方法1.化学还原法:化学还原法是制备纳米银颗粒的常用方法,通过还原剂将Ag+还原为Ag。
常用的还原剂包括葡萄糖、果糖、乳酸等。
拉曼光谱可以用于监测还原剂与Ag+反应的过程,从而优化制备条件。
2.物理法:物理法包括溅射法、磁控溅射法、电化学沉积法等。
拉曼光谱可以用于监测制备过程中纳米银颗粒的生长速率、尺寸和形貌。
二、拉曼光谱在纳米银颗粒制备过程中的监测作用1.反应进程监测:拉曼光谱可以实时监测纳米银颗粒制备过程中的反应进程,如还原剂与Ag+的反应、纳米银颗粒的生长等。
通过观察拉曼光谱的变化,可以了解反应的进行程度和纳米银颗粒的生成情况。
2.颗粒尺寸和形貌分析:拉曼光谱具有很高的分辨率,可以对纳米银颗粒的尺寸和形貌进行表征。
通过拉曼光谱,可以了解纳米银颗粒的尺寸分布、形状、晶体结构等信息。
3.成分分析:拉曼光谱可以用于纳米银颗粒的成分分析,如银含量、杂质含量等。
这对于优化纳米银颗粒的制备过程和提高其性能具有重要意义。
三、拉曼光谱在纳米银颗粒应用领域的应用1.抗菌:纳米银颗粒因其良好的抗菌性能在医疗、食品等领域得到应用。
拉曼光谱可以用于监测纳米银颗粒抗菌性能的变化,从而优化其应用条件。
2.传感器:纳米银颗粒因其高的比表面积和良好的导电性在传感器领域具有广泛应用。
拉曼光谱可以用于监测传感器材料的制备过程,以提高其灵敏度和选择性。
3.光催化:纳米银颗粒在光催化领域具有很高的应用潜力。
拉曼光谱可以用于监测光催化材料的制备过程,从而优化其光催化性能。
总之,拉曼光谱作为一种有效的表征手段,在纳米银颗粒的制备过程中具有重要的监测作用。
银纳米粒子的合成和表征一、实验目的1、学会还原法制备银纳米粒子的方法;2、熟练掌握TU-1901紫外分光光度仪测量吸收光谱;3、锻炼实验操作能力以及根据实验现象分析原理,独立思考能力。
二、实验原理1、化学还原法制备纳米银:2KBH4+2AgN0 3+6H 23 2Ag+2KNO 3+2H3BO3+7H2 T(反应开始后BH4由于水解而大量消耗:BH4 +H +2出0 —中间体f HBO2+4H2 T 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高,而且由于相互间表面作用能较大, 生成的银微粒之间易团聚,所以制得的银粒径一般较大,分布很宽。
2、TU-1902双光束紫外可见分光光度仪测量原理:由于银纳米粒子的粒度不同,对于不同波长的光有不同程度的吸收, 根据其吸收特性,即最大吸收峰对应的波长,可以判断粒子的大小。
银纳米粒子平均粒径与2max:三、实验仪器与试剂仪器:电子分析天平、磁力搅拌器、量筒(5mL、烧杯(一大一小)、移液管(5mL、容量瓶(50mL、比色管(50ml)、TU-1902双光束紫外可见光谱仪、滴管、洗瓶、洗耳球、手套等。
药品试剂:1mmol/L AgNO溶液、KBH (固体)、蒸t留水、冰块等。
四、实验步骤、实验现象及数据处理1、配制1.5mmol/L KBH4 溶液(1) 减量法称取0.04gKBH 4固体于小烧杯中,少量蒸储水溶解,转移至50mL 容量瓶中,用蒸储水洗涤并将洗液转移至容量瓶中 (重复3次),用蒸偕水定容至刻度线,摇匀。
得15mmol/L KBH 4溶液。
(2) 用移液管移取上述溶液5mL至50mL比色管,用蒸储水定容至刻度线,摇匀。
得 1.5mmol/L KBH 4溶液。
实验数据:m(KBH 4)=22.6177g-22.5792g=0.0385gc i (KBH 4) =m/(MV)=0.0385g/(53.94g/mol >50mL )=14.3mmol/Lc(KBH 4) =c i V i/V2=(14.3mmol/L >5mL)/50mL=1.43 mmol/L2、制备纳米银:量筒移取15mL1.5mmol/L KBH 4溶液于烧杯中,放入磁子,在冰浴、搅拌条件下,逐滴加入2.5mL1mmol/LAgNC 溶液,继续搅拌15min。
银纳米颗粒的制备及其光学性质研究银纳米颗粒是指直径小于100纳米的纳米颗粒,由于其具有独特的光学性质,被广泛应用于生物分析、催化、传感等领域。
本文将介绍银纳米颗粒的制备方法及其光学性质研究。
一、银纳米颗粒的制备方法目前制备银纳米颗粒的方法主要包括化学还原法、光化学法、微波辐射法、电化学法等。
1. 化学还原法化学还原法是制备银纳米颗粒最常用的方法之一。
该方法一般使用柠檬酸等还原剂将银离子还原为银原子,并在适当的温度下加入稳定剂来稳定纳米颗粒,常用稳定剂有多巴胺、十六烷基三甲基溴化铵等。
该方法制备的银纳米颗粒具有尺寸均一、稳定性强等优点。
2. 光化学法光化学法是利用金属盐和还原剂在光照条件下制备银纳米颗粒。
该方法具有制备时间短、纳米颗粒尺寸均一等优势,但需要光源的支持,且对反应条件的要求较高。
3. 微波辐射法微波辐射法是一种利用微波电子场对反应体系进行加热的方法。
该方法制备银纳米颗粒的反应速度快、效率高,制备出的纳米颗粒分布均匀、尺寸较小。
4. 电化学法电化学法是利用电流将金属离子还原成金属纳米颗粒的方法。
该方法具有制备过程简单、可控性强等优点,但需要采用电解池等设备,成本较高。
二、银纳米颗粒的光学性质研究银纳米颗粒具有许多独特的光学性质,如表面等离子共振吸收、散射、透射等。
这些性质使得银纳米颗粒广泛应用于传感、生物成像、催化等领域。
1. 表面等离子共振吸收表面等离子共振吸收是指银纳米颗粒在特定波长下出现极大吸收峰,且该吸收峰与颗粒尺寸、形状、颗粒间距等因素有关。
表面等离子共振现象使得银纳米颗粒在分子探测、传感等领域具有重要应用。
2. 表面增强拉曼散射表面增强拉曼散射是指当分子与银纳米颗粒发生作用时,分子的振动模式的拉曼散射信号会被极大增强。
由于表面增强拉曼散射信号极为弱,因此银纳米颗粒的制备对于该技术的应用具有重要作用。
3. 光学透射和散射银纳米颗粒的光学透射和散射也是其研究的重要方向。
该领域主要涉及到纳米颗粒的形状、尺寸等因素对于光学透射和散射的影响,以及纳米颗粒的聚集现象等。
银纳米颗粒的制备及应用研究一、引言银纳米颗粒是指粒径在1-100纳米范围内的纳米颗粒,由于其具有优异的光学、电学、磁学性能,被广泛应用于生物医药、能源材料、环境治理、信息技术等领域。
本文将从银纳米颗粒的制备方法及应用研究两方面进行综述。
二、银纳米颗粒的制备方法在银纳米颗粒的制备方法中,主要有化学还原法、光化学法、微波辅助法、后水热法、激光还原法等。
下面将分别介绍几种常见的制备方法。
2.1 化学还原法化学还原法是使用还原剂来还原金属离子,制备金属纳米颗粒的一种常见方法。
该方法简单易用、成本低廉,并且可以实现批量生产。
目前已有许多文献报道了利用化学还原法制备银纳米颗粒的方法。
例如,Dai等人研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的银纳米颗粒的制备方法。
该方法使用了氢氧化钠作为沉淀剂,辅以旋转蒸发工艺和紫外线照射来控制颗粒的形态和尺寸分布。
2.2 光化学法光化学法是利用光化学反应来制备纳米颗粒的一种方法。
该方法可以通过不同的光源来实现纳米颗粒的制备与形态控制。
其中,紫外光是制备银纳米颗粒的常用光源之一。
利用紫外光辐射可促进银离子的还原和聚集,最终获得银纳米颗粒。
2.3 后水热法后水热法是利用高温高压的反应条件来制备银纳米颗粒的一种方法。
在该方法中,银离子以及还原剂被加入到反应釜中,然后在一定的温度和压力下进行反应。
通过控制反应条件和反应时间等参数可以获得不同形态和尺寸的银纳米颗粒。
三、银纳米颗粒的应用研究由于银纳米颗粒具有良好的生物相容性和抗菌性能,目前其在生物医药领域中得到了广泛的应用。
此外,银纳米颗粒还具备优异的光学、电学、磁学性能,因此在能源材料、环境治理、信息技术等领域中也有着广泛的应用前景。
3.1 生物医药银纳米颗粒在生物医药领域的应用主要体现在抗菌、抗病毒、抗肿瘤等方面。
由于其具有优异的抗菌性能,因此被广泛应用于医用敷料、医用材料表面的涂层等方面。
此外,银纳米颗粒还可以用于制备药物载体,并且与蛋白质或物质结合形成复合材料,实现更好的药物传递和治疗效果。
银纳米颗粒的制备与表征银纳米颗粒作为一种重要的纳米材料,因其优异的物理和化学性质,在生物医学、光电子、催化、传感等领域得到了广泛应用。
本文将重点介绍银纳米颗粒的制备方法和表征技术。
一、制备方法1. 化学还原法化学还原法是制备银纳米颗粒最常用的方法之一。
该方法依靠还原剂在银离子溶液中还原成银原子,从而得到银纳米颗粒。
还原剂的种类和浓度对纳米颗粒的形貌和分布有重要影响。
2. 光化学合成法光化学合成法是将光和化学反应相结合,通过光催化的作用产生银原子,从而制备银纳米颗粒。
这种方法具有简单、高效、无污染等优点。
3. 微波法微波法是利用微波能量作为能源,在液相环境中诱导银化学还原反应,有效地控制了反应速率和温度,制备出纳米颗粒具有高度均一性和窄的尺寸分布。
4. 生物还原法生物还原法是在生物体的代谢过程中,利用微生物、真菌等生物体的代谢酶将银离子还原成银原子,从而制备银纳米颗粒。
这种方法具有环境友好、生产成本低等优点。
二、表征技术1. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜可以直接观察到纳米颗粒的形貌和尺寸分布。
该方法可以通过瞬态形貌变化和尺寸分布实时观察纳米颗粒的生长和形成过程。
2. 红外光谱(FTIR)红外光谱可以检测到纳米颗粒表面的官能团,如羟基、羰基等,可以评估纳米颗粒表面功能化程度或嵌入到纳米颗粒中的分子的类型等信息。
3. 紫外可见吸收光谱(UV-vis)紫外可见吸收光谱是一种简单有效地检测纳米颗粒形貌、尺寸和分布的方法。
银纳米颗粒具有表面等离子体共振(SPR)吸收峰,其峰值位置、强度和峰形可以用于评估纳米颗粒的尺寸、浓度、形貌等信息。
4. 动态光散射(DLS)动态光散射可以通过分散介质中纳米颗粒的布朗运动来测量纳米颗粒的尺寸分布和稳定性。
该方法适用于检测均一性较强的纳米颗粒体系。
5. X射线衍射(XRD)X射线衍射可以通过测量纳米颗粒的衍射图案来精确定量纳米颗粒的晶体结构和晶格参数。
三、总结本文介绍了银纳米颗粒的主要制备方法和表征技术。
第28卷 第4期2010年12月 广西师范大学学报:自然科学版Jour nal of Guangx i N or mal U niv ersity :N atur al Science Editio n V ol.28 N o.4Dec.2010收稿日期:2010-05-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(20927007)通讯联系人:肖丹(1961—),男,广西桂林人,四川大学教授,博士。
E-mail:x ia odan@光化学还原制备IgG 包裹的银纳米颗粒庄贞静1,2,肖 丹1(1.四川大学化工学院,四川成都610064;2.华侨大学分子药物研究所,福建泉州362021)摘 要:采用光化学还原方法合成人免疫球蛋白(Ig G)包裹的银纳米颗粒胶体溶液,用X 射线衍射仪(XR D)和透射电子显微镜(T EM )等技术对合成的Ig G 包裹的银纳米颗粒组分和形态进行表征。
结果表明,采用光化学还原方法合成IgG 包裹的银纳米颗粒,粒径在10nm 左右。
得到的胶体溶液为黄色混浊液体,通过白光观察时,该胶体溶液呈透明状,其颜色随着制备条件的不同而发生变化。
本文对产生这种特殊光学透光现象的原因进行了初步分析。
关键词:银纳米颗粒;人免疫球蛋白;光化学还原中图分类号:T B 321 文献标识码:A 文章编号:1001-6600(2010)04-0081-05银纳米颗粒以其易于合成,具有极高的电导率、热导率、强烈的表面等离子体激发特性和拉曼增强特性引起科研工作者的关注。
目前有多种方法用来制备银纳米颗粒,主要可分为化学方法和物理方法2种类型。
化学方法主要有化学氧化还原法[1-3]、电化学方法[4-5]和微乳液法[6-7]等。
然而这些方法大多是在水相完成制备过程,制备的银纳米颗粒表面能大、反应活性高,因此必须采取保护措施避免银纳米颗粒的团聚。
物理方法主要有气相蒸发凝聚法和激光蒸发法[8]等。
物理方法制备银纳米颗粒的缺点在于所用设备昂贵、制备成本高而产率低。
本文采用光化学还原方法在人免疫球蛋白(IgG)的水溶液中,还原银离子制备银纳米颗粒。
光化学还原法制备银纳米颗粒时,整个反应在均相中进行,先产生较少的银作为晶核,后续还原的银沉积到银晶核上而使银晶核不断长大形成银纳米颗粒。
用该方法制备的纳米颗粒具有高度的分散性,可以获得不同粒径、颜色各异、稳定性好的银胶体溶液[9]。
该方法克服了加热法制备银纳米颗粒的不稳定以及出现黑色大颗粒沉淀物的缺陷,并且所获得的纳米粒子纯净,无过量还原剂或还原产物的污染。
邹凯等人用光化学还原的方法在聚乙烯吡咯烷酮存在下合成了银纳米线,并讨论了银纳米线在该体系的形成机理,认为聚乙烯吡咯烷酮在形成银纳米线的过程中主要是作为一维线状模板促进纳米颗粒在一维方向上聚集[10]。
此外,聚乙烯吡咯烷酮可在银纳米颗粒的制备中作保护剂,然而在只含有聚乙烯吡咯烷酮的水溶液体系中银的还原反应缓慢[11],若加入光引发剂或光敏剂则可以加快银纳米颗粒的形成[12]。
Khanna 等人在银离子与苯胺的溶液中用光还原的方法制备了银/聚苯胺的纳米复合颗粒[13]。
最近,各种二氧化硅、碳纳米管及二氧化钛纳米材料也被作载体用于光还原制备各种基于银纳米颗粒的纳米复合材料[14-16]。
采用环境友好的生物材料作为介质制备金属纳米颗粒已引起人们的关注。
例如,利用DNA 与银离子之间强烈的相互作用,Petty 等人以DNA 为介质,用化学还原方法合成了DNA 包裹的银纳米簇[17]。
Slocik 等人用化学还原方法还原组装在氨基功能化多肽上的金属离子(如金离子或银离子等),得到了多肽包裹的金属纳米颗粒[18]。
Shankar 等人用天竺葵叶汁快速还原银离子而形成稳定且具有很好晶形的银纳米颗粒,粒径在16~40nm,并且认为用天竺葵叶汁可以快速还原银离子形成银纳米颗粒,可能是由于天竺葵叶汁内的某种蛋白对银离子的还原作用[19],该蛋白具有类似于氨基酸及蚕丝蛋白所具有的还原金离子为金的功能[20]。
此外,牛血清白蛋白[21]和氨基酸[22]也被用于生物辅助组装纳米材料,以使得这些纳米材料具有生物兼容性,并提高材料的稳定性。
本文以Ig G 水溶液为介质,用光化学还原法在IgG 水溶液中还原银离子形成IgG 包裹的银纳米颗粒,用该方法制备的银胶体溶液具有特殊的光学透光现象,并对产生此种特殊光学透光现象的原因进行初步分析。
1 实验部分1.1 实验试剂硝酸银(分析纯,购自成都化学试剂厂);牛血清白蛋白(BSA )、人血清白蛋白(HSA )、葡萄糖氧化酶(GO)、人肝炎B 免疫球蛋白(HBIG)及人免疫球蛋白(Ig G)均购自成都荣升医药有限公司。
以上试剂均未经进一步纯化处理而直接使用。
实验所用水为二次蒸馏水。
1.2 实验仪器Tecnai 20高分辨透射电子显微镜(T EM )(飞利浦公司,荷兰);U V1000紫外可见分光光度计(上海天美科学仪器有限公司);DX-1000X 射线粉末衍射仪(XRD)(丹东方圆仪器公司);Zetasizer Nano ZS90激光粒度分析仪/zeta 电位仪(Malv ern 仪器公司,英国);SONY DSC -S 75数码相机(索尼公司,日本);O -LYMPUS BHF -7高压汞灯(奥林巴斯光学仪器有限公司,日本)。
市售日光灯(台灯)作为白光光源。
1.3 实验过程将4m L 3.75m mol/L 的硝酸银溶液与4mL 0.2或2.0g/L 的Ig G 水溶液均匀混合后,在200W 高压汞灯下照射7min ,即可制得Ig G 包裹的银纳米颗粒胶体溶液。
2 结果与讨论2.1 样品的XRD 和TEM 表征用XRD 对所制得Ig G 包裹银纳米颗粒胶体样品的成份进行表征,实验结果如图1所示。
图中除了1号衍射峰外(该峰可能是由于沉积在玻璃上的样品厚度太薄,而出现玻璃的非晶衍射峰),其余衍射峰分别与立方晶系银(JCPDS.4-0783)的(111),(200),(220)和(311)晶面所产生的衍射峰一致,表明在IgG 水溶液中银离子可以在高压汞灯的照射下,被还原形成银纳米颗粒。
在该样品中银颗粒所产生的衍射峰相对较宽,表明样品中所形成的银颗粒粒径较小,该结果与样品的TEM 表征结果一致。
图2为该样品的T EM 图,从该图可以看出通过简单的光化学还原方法即可大量制得IgG 包裹的银纳米颗粒,颗粒直径大概10nm,并且该颗粒易团聚形成粒径更大的微粒。
为了考察Ig G 在光化学还原银离子中的作用,实验将不含IgG 的硝酸银溶液直接在高压汞灯照射下进行光化学还原反应。
结果表明没有Ig G 存在时,硝酸银溶液经 图1 Ig G 包裹的银纳米颗粒的XR D 图 图2 Ig G 包裹银纳米颗粒的T EM 图F ig.1 XRD patt ern of t he I gG -encapsula ted A g Fig.2 T ypical T EM ima ges of I gG -encapsula ted A g nano par ticles nanopar ticles82 广西师范大学学报:自然科学版 第28卷光照后,其溶液颜色并没有发生明显的变化。
因此,可以认为Ig G 在该体系中,可能是作为电子给予体和传递体,参与光化学还原银离子形成银纳米颗粒。
2.2 IgG 包裹银纳米颗粒样品的光学透光现象及其成因的初步探讨硝酸银与Ig G 的混合溶液在高压汞灯下照射7min 后,得到黄色混浊溶液,然而透过白光观察该混浊溶液时,溶液却是澄清透明的,且其颜色根据制备条件的不同而发生变化。
当IgG 浓度为0.2g /L 时,得到的溶液为黄色混浊液。
但是当透过白光观察该溶液时,该溶液为澄清透明的紫色溶液。
当Ig G 浓度为2.0g /L 时,经过同样的光化学还原步骤后,所得胶体溶液仍是黄色的混浊液,透过白光观察时,该液体为澄清透明的酒红色溶液。
产生这种现象的原因可能是由于溶液中胶体颗粒具有类似胶体晶体阵列的有序排列,使得白光在透过该溶液时部分光被屏蔽掉[23-24]。
用紫外可见光谱法对这2种溶液的吸收光谱进行表征,结果如图3所示。
从图3可以看出溶液的吸收光谱随着IgG 浓度的增大其最大吸收峰从470nm 红移到512nm,与白光下观察到的颜色以及变化趋势一致,而所得到的吸收光谱峰形都较宽,这可能是由于IgG 包裹的银纳米颗粒在溶液中聚集形成尺寸分布较宽且粒径较大的颗粒所导致的。
图3 Ig G 包裹银纳米颗粒溶液的紫外-可见吸收光谱图 图4 I gG 包裹的银胶溶液的粒径分布图 Fig.3 A bsor pt ion spect ra o f IgG -encapsulated Ag F ig.4 Size distr ibutio n o f the Ig G-encapsulated A gnanopar ticlesco lloidal solutio n a . IgG =0.2g /L ;b . IgG =2g /L a . IgG =0.2g /L ;b . IgG =2g /L此外,通过离心手段,将该胶体溶液离心后去掉部分上清液,振荡,重新将被离心分离的颗粒分散在该溶液中,结果发现这种光学透光现象仍然存在,即重新分散的胶体颗粒仍是黄色的混浊液,而当透过白光观察时,该溶液仍是澄清透明的且保留未离心前溶液在白光下具有的颜色。
因此可以认为,该胶体溶液所具有的这种特殊光学透光现象并不是已发生团聚的银胶体颗粒在溶液中的特殊排列产生的,而可能是由于所合成的Ig G 包裹的银纳米颗粒在团聚过程中形成了具有某种特殊排列的结构而引起的,并且随着IgG 浓度的不同,IgG 包裹的银纳米颗粒的大小不同导致颗粒间距不同,引起合成的胶体溶液对光具有不同的屏蔽能力。
图4是在2种不同IgG 浓度下所制备样品的粒径分布图。
从图可以看出,胶体颗粒的尺寸随着Ig G 浓度的降低而减小。
这个结果可以作如下解释:当硝酸银溶液与IgG 溶液混合后,Ig G 对银离子具有很好的亲和力[17],使得部分银离子首先被吸附到Ig G 分子内部,并在光照条件下首先形成银纳米簇作为银核以供银纳米颗粒的生长。
由于在实验中银离子的量是固定的,在相同的光照时间下被光化学还原的银离子数量基本不变,因此当IgG 浓度较低时,所生成的IgG 包裹的银纳米颗粒粒径较大,表面电荷密度较小,颗粒间的聚集能力增强,而使得IgG 包裹的银纳米颗粒在团聚后体积收缩,因此在较低浓度的Ig G 溶液中制得的胶体颗粒粒径较小。
并且正是由于粒径不同,表面电荷不同,导致IgG 包裹的银纳米颗粒在相互团聚形成具有某种特殊排列结构的大颗粒过程中,颗粒间的间距不同,使得整个胶体溶液对光的屏蔽能力不同,因此透过白光观察时呈现不同颜色。