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1、2013年第58卷第26期：2711~2716《中国科学》杂志社论文www.scichina.comcsb.scichina.comSCIENCECHINAPRESS基于生物模板法的钯金属纳米线制备*李蓉,谭菊花,张云云,吴钟良,徐鹏,周星飞宁波大学物理系,宁波315211*联系人,E-mail:zhouxingfei@nbu.edu.cn2012-12-12收稿,2013-02-23接受,2013-07-16网络版发表国家自然科学基金(11074137)、浙江省教育厅(Y20106247)和宁波大学王宽诚教育基金资助摘要钯金属纳米线具有很多重要的性质,在气体
2、传感器和化学反应催化等方面具有广泛的关键词应用.本文中首先把胰岛素多肽在70℃下培养25h得到胰岛素纤维,然后通过经水解的氯化钯金属纳米线钯溶液和胰岛素纤维按一定比例混合获得氧化钯纳米线,并通过调节氯化钯溶液的水解温度,胰岛素纤维原子力显微镜得到了2种尺寸的氧化钯纳米线,原子力显微镜测量结果表明纳米线的平均直径分别为7.5和20.1nm.最后,样品在氢气环境下加热至600℃并保持2h后自然冷却,对氧化钯进行还原得到钯金属纳米线.另外,还利用X射线光电子能谱对钯金属纳米线的化学组分进行了表征.钯金属纳米线因具有优异的电学和化学催化性再进行金属化,这样就极大地限制
3、了其在固体电子质而备受关注.目前,利用化学方法已经发展了许多学中的应用.研究表明,淀粉样蛋白纤维具有较强的[11]制备纳米线的方法,其中以生物大分子为模板通过拉伸强度,Guo等人曾报道胰岛素纤维拉伸模量“自下而上”自组装的方法来合成纳米线被认为是一可与钢丝的拉伸模量相比拟,达到3.3GPa.最近,[12]种低成本、高效率的途径,譬如以DNA分子、M13Leroux等人利用这种高拉伸强度的胰岛素纤维为噬菌体、烟草花叶病毒等为模板,人们已合成了多种模板来合成银纳米线,而且这种纳米结构具有较好[1~3]性能优异的包括纳米线在内的多种纳米结构.这的导电特性.尽管用蛋白
4、纤维为模板合成金属纳米[2,4,13,14]些生物模板具有特定的空间结构,并与某些贵金属线已有不少报道,但是所合成纳米线尺寸的[15]离子和纳米颗粒具有很强的亲和力,而且又具有环可控性还不是很理想.在前期工作中我们曾用胰[16]境友好等优势,因此生物模板法合成纳米结构引起高血糖素纤维为模板合成了尺寸均匀的纳米线,[4,5]研究者很大的兴趣.本文中将用胰岛素为模板,通过调节氯化钯溶液的近年来利用生物模板法制备金属纳米线的发展水解温度制备尺寸可控的钯纳米线,并用原子力显很迅速,尤其以DNA为模板的金属纳米线的制备有微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对
5、合成[6,7][8]很多报道,如Geng等人利用DNA分子和金属的纳米线进行表征.离子的共混实现了DNA的金属化,并尝试通过加入镁离子来改变DNA金属化的程度.但是DNA分子相1材料与方法[9][10]对比较脆弱,在溶液中容易断裂,如Liu等人曾1.1实验材料经将DNA分子和氯化钯溶液混合培养一段时间后滴加在衬底上,但是原子力显微镜观察不到金属化的实验用胰岛素干粉(BovineInsulin,纯度大于DNA链.因此在基于DNA分子模板法合成纳米线时,98%)购于以色列PROSPEC公司.氯化钯购于上海很多情况下是预先将DNA分子固定在衬底表面然后Sigma-A
6、ldrich贸易有限公司.实验用硅片购于上海引用格式:李蓉,谭菊花,张云云,等.基于生物模板法的钯金属纳米线制备.科学通报,2013,58:2711–2716LiR,TanJH,ZhangYY,etal.Fabricationofpalladiumnanowiresusingbiomoleculesastemplates(inChinese).ChinSciBull(ChinVer),2013,58:2711–2716,doi:10.1360/972012-14572013年9月第58卷第26期维利达科技有限公司.Milli-Q水的室温电阻率为18.22结果与
7、讨论MΩcm.研究发现,某些金属盐类溶液在水中放置一段1.2样品制备时间会发生水解.因此,我们首先通过水解氯化钯溶[17]液得到氧化钯纳米颗粒,其水解反应方程如下:胰岛素纤维的制备.用pH1.6的稀盐酸把胰岛素干粉直接稀释成浓度为500μg/mL的胰岛素溶液,Na2PdCl4+H2O→PdO+2HCl+2NaCl(1)并将这些溶液分装到离心管里(每支约30~40μL),再一定浓度的贵金属盐溶液其水解的程度与溶液将这些分装好的溶液放入温度为70℃的恒温箱内的温度有密切关系,研究表明温度越高其水解越剧[18](LHS-100CL,上海一恒科技有限公司),经过25h
8、培烈,形成不溶性颗粒的尺寸越大.在实验
