聚乙烯吡咯烷酮配体基的新型荧光贵金属纳米颗粒的制备和应用

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1、2018届研究生硕士学位论文分类号：O43学校代码：10269密级：学号：51152000007EastChinaNormalUniversity硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION聚乙烯吡咯烷酮配体基的新型荧光贵金属纳米颗粒的制备和应用院系：精密光谱科学与技术国家重点实验室_专业：光学________________研究方向：生物光子学_____指导教师：张三军研究员___________学位申请人：董凯龙_______________2018年05月DissertationforMaster’sDegreein2018Stud

2、entID：51152000007UniversityCode:10269EastChinaNormalUniversitySynthesisandApplicationofNovelFluorescentPreciousMetalNanoparticleswithPolyvinylpyrrolidoneLigandDepartment:StateKeyLaboratoryofPrecisionSpectroscopy_Major:Optics____________________ResearchField:Biophotonics______

3、Supervisor:SanjunZhang__________GraduateStudent:KailongDong______________May，2018董凯龙硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注徐建华教授华东师范大学主席潘海峰教授级高工华东师范大学张晓磊副教授华东师范大学摘要由Au，Ag，Cu和Pt等贵金属原子组成的，至少在一个维度上小于100纳米的原子、分子荧光聚集体被称为贵金属纳米颗粒（noblemetallicnanoparticles，NMNPs）。贵金属纳米颗粒性质非常特别，在科学研究方面有重要的应用。金属纳米颗粒尺

4、寸引发的量子尺寸效应形成其可见荧光的关键。同时NMNPs具有生物相容性好、光稳定性强、反聚合能力强、斯托克斯位移较大等特点，所以广泛的应用于生物医学、防晒化妆品等领域。而NMNPs因为其独特的电学性质，光学性质，催化性能，磁性质，已经成为纳米科技领域研究的前沿热点之一。目前对NMNPs的研究方向主要在于探索出简单易行的合成方法和它在某些领域的具体应用，而对NMNPs的合成机理以及应用于检测时的发光机理和淬灭机理等研究的不够深入。因此，在本文的这项研究中，我们以不同的配体分子为模板，通过采用光致还原、化学还原等不同的合成条件下制备出了具备不同光学性

5、能的NMNPs。然后主要采用紫外可见吸收光谱（UV-vis）、荧光光谱（FluorescenceSpectroscopy）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、时间相关单光子计数（TCSPC）等表征手段对合成纳米颗粒的结构性质进行分析研究。探究了纳米颗粒壳层上的配体和金属离子的行为对纳米颗粒发光性能的影响，并对金属纳米颗粒的发光机理进行了详细的讨论，同时对其中合成的金纳米颗粒在重金属离子探测方面的应用进行了探索。主要研究内容如下：1.我们通过以巯基琥珀酸（H2MSA）和2-氨基乙硫醇（MEA）为模板，采用配体刻蚀的方案合成了单分子保护的银纳米颗粒

6、，同时观察到了金属核为中心的发光和配体相关的发光。2.分别以Au，Ag为金属核心，以大分子聚合物聚乙烯吡咯烷酮（PVP，分子量为40000）为配体和保护剂，在抗坏血酸（ascorbicacid，AA）的还原下合成出了具有强烈发光的纳米颗粒。研究了其发光机理归功于金属增强荧光（MEF）。同时主要以金纳米颗粒为例，探索出金纳米颗粒可以I应用于检测重金属汞离子（Hg2+），我们讨论了Au纳米颗粒的发射和淬灭机理，前者归因于MEF，后者与Hg2+引起的静态淬灭有关。Au纳米颗粒的荧光为Hg2+离子检测提供了一种高效可靠的策略。3.分别以Au，Ag，Cu为

7、金属核心，以聚甲基乙烯基醚共聚马来酸（PMVEMA），聚甲基丙烯酸（PMAA）为配体模板，以硼氢化钠（NaBH4）、抗坏血酸（AA）两种还原剂的作用下,总结了以光致还原、化学还原两种合成方法能否合成出发光的贵金属纳米颗粒。特别的，研究表明以Cu为金属核心，以聚甲基乙烯基醚共聚马来酸（PMVEMA）为配体模板，在AA还原的作用下，可以合成出发光的纳米颗粒，并且研究了其光学性质。关键词：金属纳米颗粒；金纳米颗粒；发光机理；淬灭机理；金属增强荧光；Hg2+传感器。IIAbstractAtomic,molecularfluorescentaggregat

8、escomposedofnoblemetalatomssuchasAu,Ag,Cu,andPt,whicharelessthan100n