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【翻译人：段萌 2011310200426 应化1104】 高水溶性银纳米晶体的尺寸可控性制备 胡永星，葛建平，林唐娜，张铁瑞，尹亚东 （美国加利福尼亚大学河滨分校CA92521，化学系） 文 章 信 息： 文章历史：2008年1月4日收到来稿，2008年1月30日修改，2008年2月7日在线可用 关键词：纳米晶体 银 胶体 表面活性剂 尺寸控制 水溶性 摘 要： 我们描述了一个改进后的多元醇合成银纳米晶体的制备过程，所合成出的纳米晶体尺寸范围为几毫微米到20nm。聚乙烯吡咯烷酮在传统多元醇合成过程中大大限制了银纳米晶体的生长，阻止颗粒的聚集与融合，导致一个统一整体样品的高溶解度。通过控制反应时间，反应物质的浓度和高分子表面活性剂的链长度，以及反应温度，可以方便的调整纳米晶体的尺寸，均一的尺寸低于20nm的银纳米晶体在高密度光学吸收所需大颗粒应用中是首选，例如，在癌症治疗中的光热光谱分析转换。 爱思唯尔公司出版 引言 银纳米晶体的合成集中研究了很多年，主要是因为其局部表面强所等离子振动引起的不寻常的光学性质。基于银离子的高还原电位发展了大量的化学方法制备各种尺寸，形状以及表面性质的银纳米晶体。已知的一些著名的途径包括照射或辐射还原，辅助表面活性剂对水的减少或其他极性溶剂，溶剂热合成，控制乳胶团的增长，树状分子制模，多元醇过程，以及非极性溶剂中热解。最近的进展使制备从球体到电线、立方体、盘状、棱镜和双椎体等各种形状测距的银纳米晶体成为可能。尽管已经有很多成功的银纳米晶体合成过程，有趣的是，一个详细的文献检索显示，仅有很少的方法能可行的产生水溶性均匀，尺寸控制在20nm以下的银纳米晶体。著名的多元醇过程使用作为表面活性剂，难以制备出具有低于50nm的精密尺寸分布的银粒子。一个很有前景的方法可以解决窄范围尺寸分布涉及到银盐在非极性溶剂中的热解。然而，疏水表面的产品实际上限制了他们的应用，特别是在水溶性作为先决条件的生物系统中。附加步骤一般需要将疏水性纳米颗粒转移到水中。 在本文中，我们报告了一个简单修改了传统的多元醇过程，该过程能生成高度水溶性银纳米晶体其尺寸可控制在几毫微米到20nm之间。银纳米晶体在这个尺寸范围有较大不同的特性,例如,他们的吸收主要贡献于消光光谱,而有效的散射产生较大粒子。小型银纳米晶体更高的吸收能量密度可能使他们首选于一些应用如光照疗法。合成过程中关键改进的是用聚丙烯酸(PAA)代替传统使用的PVP作为直接生长银纳米晶体的表面活性剂。对比PVP,PAA由于对银粒子表面羧酸盐集团更高的协调力量，显示更强的尺寸限制效应。此外,不同位的羧酸盐组扩展到水溶液中,赋予粒子在水中一个高水平的分散性，同时也为生物分子通过发达的生物缀合化学的进一步附着提供丰富的参照点。同时发现，银纳米晶体在存在PAA的生长遵循一个简单的单体聚合模型，该模型不同于在PVP案例中的凝固模型。这个发现利用先前对于疏水胶体纳米晶体在非极性有机溶剂散热生长的成熟的思想，方便了尺寸控制。 实验部分 2.1试剂与材料 硝酸银(AgNO3,99 + %),短链PAA粉(Mw=1800),长链PAA水溶液(Mw=50000,25%)【从西格玛奥德里奇购买】。(EG,99 + %) ，(TEG,99%)【购买自Acros Organics公司】。(DEG,试剂级)【购买自费舍尔科学】。所有的试剂在使用前未经纯化。 2.2银纳米晶体的合成 通过减少硝酸银在溶剂中的沸点，使用改性多元醇过程，合成各种尺寸的银纳米晶体。多元醇如乙二醇、二乙二醇和三甘醇被用作溶剂和还原剂。PAA作为表面活性剂来控制银纳米晶体的生长。在一个典型的合成、硝酸银(0.1 g)溶解在乙二醇(3毫升)中，在室温下快速被注入沸腾溶液乙二醇(15毫升)和PAA(0.030M)，同时在氮气保护气下强力搅拌。在注射后的前体溶液，用针管在不同的时间提取等分试样。样品冷却至室温，析出过多的蒸馏水，然后通过离心分离，在11000RPM清洗3次，最后重新分散在蒸馏水中，用稀NaOH溶液的表面羧酸基团中和。 2.3产品描述 使用Tecnai T12透射型电子显微镜（TEM）描述形貌和粒度分布的产品特征。使用Tecnai G2 S-200KV双电子显微镜获得高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像。在室温下分散在水中的纳米晶体浇铸到碳包覆铜网格中然后在真空下蒸发。通过测量每个超过250个单位的样品得到的纳米粒子的尺寸分布。测定晶体结构采用Bruker D8预先具有CuKa辐射（λ=1.5418A?）的X射线衍射仪（XRD）。在每点1.5秒的扫描速率下，数据的收集从2Y=30-701。海洋光学HR2000CG紫外 - 近红外光谱仪测得的银纳米晶体的水分散液的吸收光谱。 2.4结果与讨论