1、 本科毕业论文 （ 20 届） 以芦丁为 还原剂 的金纳米粒子的合成 所在学院 专业班级 食品质量与安全 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 以芦丁为 还原剂 的金纳米粒子的合成 目 录 摘要 . I Abstract . II 引言 . 1 1 材料与方法 . 2 1.1 材料与仪器 . 2 1.2 实验方法 . 2 1.2.1 试剂的配制 . 2 1.2.2 金纳米粒子的合成 . 3 1.2.3 反应条件的优化 . 3 1.2.4 反应体系中芦丁浓度的选择 . 4 1.2.5 金纳米粒子的红外光谱 . 4 2 结果与讨论 . 4 2.1 金纳米粒子的合成 的结果 . 4 2.
2、3 反应条件优化 的结果 . 5 2.3.1 pH 值对反应体系的影响 的结果 . 5 2.3.2 温度对反应体系的影响 的结果 . 6 2.3.3 时间对反应体系的影响 的结果 . 7 2.4 反应体系中芦丁使用量的选择 的结果 . 7 2.5 金纳米粒子红外光谱 分析 . 8 3 结论 . 9 参考文献 . 10 致谢 . 11 以芦丁为 还原剂 的金纳米粒子的合成 I 摘要 本文以芦丁为 还原剂 与 稳定剂还原 氯金酸，合成金纳米粒子。利用单因素轮换法优化了反应条件。利用紫外可见分光光度计测定金纳米粒子的吸收光谱。使用红外分光光度计测定红外光谱。试验结果表明，固定氯金酸用量为 0.2mL
3、，芦丁浓度是310-4M。 反应的最佳条件为：反应温度 70 ，提取时间 45 分钟， pH6.80。 紫外光谱显示，金纳米粒子的最大吸收峰位于 535nm，红外光谱结果表明芦丁中 OH、 C=O 等官能团参与了金纳米粒子的还原 。 关键词 ：芦丁；金纳米粒子；紫外光谱；红外光谱 以芦丁为 还原剂 的金纳米粒子的合成 II Abstract Taking rutin as the reducing agent and stabilizer reduction gold chloride acid, synthesis of gold nanoparticles.The reaction con
4、ditions were optimized by single factor rotation method.Using the uv-vis spectrophotometer determination of gold nanoparticles absorption spectra.Using infrared spectrophotometer determination of infrared spectrum.The test results show that the fixed gold chloride acid dosage of 0.2 mL, rutin concen
5、tration is 3 x 10-4 m.The best conditions of reaction are as follows: reaction temperature 70 , extracting time 45 minutes, pH6.80.Ultraviolet spectrum showed that the maximum absorption peak at 535 nm of gold nanoparticles, ftir results indicate that rutin in OH, C = O functional groups to particip
6、ate in the reduction of the gold nanoparticles. Key words: rutin; Gold nanoparticles.Ultraviolet spectrum;Infrared spectrum 以芦丁为还原剂的金纳米粒子的合成 1 引言 金纳米粒子，是黄金的纳米级颗粒，呈黑色，可用于医学成像技术、也可用于化工类金属涂层。现已发展成熟 的金纳米粒子 的制备方法，包括还原法、模板法、种子生长法和两相合成法等 。 使用上述方法，合成了不同形状及大小的 金纳米粒子。 1金纳米粒子具有良好的稳定性、小尺寸效应、表面效应、光学效应以及特殊的生物亲和效应
7、 ,使得其在催化剂制备、非线性光学装置、单电子隧道以及 DNA 测序等领域有广泛的应用前景 ,金 纳米独特的化学性质使得它成为极具应用于生物领域潜质的纳米材料。 2制备得到无毒的具有洁净表明的 金 纳米的绿色合成方法至关重要。环境友好的溶剂体系是实现合成无毒洁净纳米金目标的标准。 3 芦丁是广泛分布于自然界植物中的一种具有代表性的黄酮类化合物，具有消炎、抗氧化、延缓衰老、抗癌等多种生理功效。 4黄酮类化合物是一类存在于自然界的、具有 2-苯基色原酮结构的化合物。它们分子中有一个酮式 羰 基 ，第一位上的氧原子具碱性，能与强酸成盐，其 羟基 衍生物多具黄色，故又称黄碱素或黄酮。 5黄酮类化合物广
8、泛存在于天然药材、蔬菜果实及一些植物产品中， 黄酮由于能够提供电子或氢原子，可以用来清除活性氧分子，是极好的天然抗氧化剂、还原剂。黄酮能够通过羰基或 P 电子吸附在 金 纳米的表面。这一相互作用机制将酮类转换成羰基酸，从而起到对金属离子的还原作用，这些性质使得黄酮成为合成金纳米的极好的还原剂与稳定剂 6。 金纳米粒子的制备方法已经有许多文献报道，其中以柠檬酸盐作稳定剂和还原剂的化学合成方法最常见，应用最广泛。 7本试验以芦丁为 还原剂 通过水浴加热还原氯金酸得到金纳米粒子，通过单因素实验优化其反应条件，通过测定红外光谱确定芦丁与金纳米粒子的生物基团的变化，研究芦丁 作为还原剂还原氯金酸生成 金
9、纳米粒子的反应机制。 以芦丁为还原剂的金纳米粒子的合成 2 1 材料与方法 1.1 材料与仪器 表 1 材料与仪器 名称 规格 生产厂家 芦丁 氢氧化钠 醋酸 硼酸 磷酸 氯金酸 紫外可见光分光光度计 数显恒温水浴锅 恒温磁力搅拌器 红外分光光度计 冷冻干燥机 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 SPECORD200 HH-4 90-1 NICOLET IS5 FD-1 西陇化工股份有限公司 天津市永大化学试剂有限公司 江苏强盛化工有限公司 西陇化工股份有限公司 天津市永大化学试剂开发中心 凯玛生化有限公司 德国耶拿分析仪器股份公司 国华电器有限公司 上海沪西分析仪器厂有限公司 T
10、hermo SCIENTIFIC 仪器有限公司 北京博医康仪器有限公 1.2 实验方法 1.2.1 试剂的配制 芦丁标准液的配制：准确称取在 120下干燥至恒重的芦丁样品 366mg，并将其置于 250mL 容量瓶中，加入少量的 0.2M 氢氧化钠溶液，进行溶解，放置冷却，等其溶解完全，加蒸馏水定容至标准刻度，制成浓度为 310-3M 的芦丁标准液，摇匀备用。 芦丁稀释液的配制：取 5mL 芦丁标准液，加入到 50mL 容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，制成浓度为 310-4M 的芦丁稀释液。 B-R 缓冲溶液 A 液的配制：用天平分别称取 1.2g 的醋酸， 1.24g 的硼酸， 1.96g
11、的磷酸，将其置于 500mL 容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，摇匀备用。 B-R 缓冲溶液 B 液的配制：准确称取 2g氢氧化钠，将其置于 250mL 容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，摇匀备用。 pH=2.21B-R 溶液的配制：量取 50mL 的 B-R 缓冲溶液 A 液，加入 5mLB-R以芦丁为还原剂的金纳米粒子的合成 3 缓冲溶液 B 液，摇匀备用。 pH=4.10B-R 溶液的配制 :量取 50mL 的 B-R 缓冲溶液 A 液，加入 12.5mLB-R缓冲溶液 B 液，摇匀备用 pH=6.80B-R 溶液的配制 :量取 50mL 的 B-R 缓冲溶液 A 液，加入 25mLB-
12、R缓冲溶液 B 液，摇匀备用 pH=9.15B-R 溶液的配制 :量取 50mL 的 B-R 缓冲溶液 A 液，加入 35mLB-R缓冲溶液 B 液，摇匀备用 pH=11.20B-R溶液的配制：量取 50mL的 B-R缓冲溶液 A液，加入 42.5mLB-R缓冲溶液 B 液，摇匀备用 pH=11.92B-R 溶液的配制：量取 50mL 的 B-R 缓冲溶液 A 液，加入48.75mLB-R 缓冲溶液 B 液，摇匀备用 氯金酸溶液的配制；取 1g 氯金酸结晶置于 100mL 容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，放置于冰箱中保存。 1.2.2 金纳米粒子的合成 取 1 支 5mL 的 比色管，依次加
13、入 1mL 的 pH=6.8 的 B-R 缓冲溶液， 0.5mL 的芦丁标准液， 0.2mL 的氯金酸溶液，最后加蒸馏水定容至 5mL，漩涡混匀后放入70 水浴锅中水浴加热 1h，另做不加氯金酸溶液和不加芦丁溶液的空白，取出冷却至室温，观察反应现象，并用紫外分光光度计测量波长为 400-800nm 范围的吸收光谱。 8 1.2.3 反应条件的优化 1.2.3.1 pH 值对反应体系的影响 取 6 支比色管，分别往其中加入 1mL 的 pH=2.21， 4.10， 6.80， 9.15， 11.20，11.92 的 B-R 缓冲溶液，再分别加入芦丁溶液， 0.2mL 的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至
14、 5mL，漩涡混匀后放入水浴锅中水浴加热 1h，取出冷却至室温，并用紫外分光光度计测量波长为 400-800nm范围的吸收光谱。选择最优 pH。 1.2.3.2 温度对反应体系的影响 根据 1.2.3.1 中得出的最佳 pH 作为反应 pH， 取 5 支比色管，分别往其中加入 1mL 的 B-R 缓冲溶液，再分别加入芦丁溶液， 0.2mL 的氯金酸溶液，加蒸馏以芦丁为还原剂的金纳米粒子的合成 4 水定容至 5mL，漩涡混匀后分别放入温度为 50， 60， 70， 80， 90 水浴锅中水浴加热 1h，取出冷却至室温，观察反应现象，并用紫外分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光 谱。
15、选择最优反应温度。 1.2.3.3 反应时间对纳米金合成的影响 根据上述两个试验得出的最佳 pH 和 最佳反应 温度 。取 5 支比色管，分别往其中加入 1mL 的 B-R 缓冲溶液，芦丁溶液， 0.2mL 的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至 5mL，漩涡混匀后将 5 支比色管放入水浴锅中分别水浴加热 10， 30， 45，60， 90min，取出冷却至室温，观察反应现象，并用紫外分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光谱。选择最优反应时间。 1.2.4 反应体系中芦丁浓度的选择 根据条件优化试验得出的结果，取 7 支比色管，分别往其中加入 1mL 的 B-R缓冲溶液，再分别加入浓度为 6
16、10-6M， 610-5M， 910-5M， 1.210-4M， 310-4M，4.810-4M， 610-4M 的 芦丁溶液 ，再分别加入 0.2mL 的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至 5mL，漩涡混匀后比色管放入水浴锅中水浴加热 1h，取出冷却至室温，用紫外分光光度计测量波长为 400-800nm范围的吸收光谱。 1.2.5 金纳米粒子的红外光谱 根据条件优化试验得出的结果作为反应条件，制作出金纳米粒子样品，装入预处理过后的透析袋（ 截留分子量 8000-14000）中，将透析袋放在装有蒸馏水的烧杯中，将烧杯放在磁力搅拌器上 透析 48h,透析完后将透析液用烧杯装好放在 -18 的冰箱内冷冻一
17、晚上，将透析液冻好后，放入冷冻干燥机中冷冻干燥 24h，冷冻干燥过后，用芦丁与金纳米粒子分别与溴化钾晶体研磨后制成压片，使用红外分光光度计测定其红外吸收光谱。 2 结果与讨论 2.1 金纳米粒子的合成 试验的结果 以芦丁为还原剂的金纳米粒子的合成 5 a b 图 1 金纳米粒子的合成： a、 合成的金纳米 溶液 的紫外吸收光谱 ； b、 反应合成的金纳米溶液（从左到右分别为加芦丁，氯金酸的溶液；加芦丁的溶液；加氯金酸的溶液） 用芦丁和氯金酸 pH=6.8 的反应环境中水浴加热，结果如图 1b 的试验现象 所示。芦丁和氯金酸的反应液的颜色变成酒红色， 9不加氯金酸的反应液的颜色变成浅黄色，不加芦
18、丁的反应液的颜色是无色透明的。利用紫外分光光度计对反应液的可见光区 400-800nm进行波长扫描，生成物紫外扫描工作曲线如图 1a 所示，两组空白实验的吸收谱都是没有出现吸收峰的，而加了芦丁与氯金酸的混合溶液在 528nm 处出现了紫外特征吸收峰。 且溶液颜色为酒红色， 由此可以判断 芦丁可以还原 氯金酸反应生成金纳米粒子。 2.3 反应条件优化 结果 2.3.1 pH 值对反应体系的影响 试验的结果 a b 图 2 pH 对反应体系的影响 ： a、 不同 pH 的紫外吸收光谱 ； b、 不同 pH 的紫外最大吸收峰位置 以芦丁为还原剂的金纳米粒子的合成 6 由图 2a， 图 2b 的不同
19、pH 环境下反应液的紫外光谱及最大吸收峰位置 可看出，使用不同 pH 的缓冲溶液会导致最大吸收峰液出现在不同波长范围，当缓冲pH=2.21， 4.1 时，生成的金纳米粒子的紫外吸收峰强度 较小， 为 1.7819， 1.9198，最大吸收峰位置在 549nm 和 544nm，当缓冲溶液 pH=6.8 时，合成物紫外吸收峰强度为 3.0843，紫外吸收峰强度最大，最大吸收峰在 535nm，当缓冲溶液的 pH在 9.15， 11.2， 11.95 的时候，生成的金纳米粒子的紫外吸收峰强度为 2.6984，2.6462， 2.6514，吸收峰强度 较 pH=6.8 时 的小，最大吸收峰位置分别为 5
20、28， 526，526nm， 且峰宽较宽， 可能是金纳米粒子之间发生了聚合，可以认为，如果反应环境过酸或过碱，会对芦丁和氯金酸的反应体系造成影响，金可能与 H+或 OH-离子生成复合物。 导致反应生成的金纳米粒子不够稳定或者反应不够完全。 3故选用 pH=6.80 为最适 pH。 2.3.2 温度对反应体系的影响 试验的结果 a b 图 3 温度对反应体系的影响： a、不同温度 下 的紫外吸收光谱； b、不同温度的紫外最大吸收峰位置 由图 3b 结果可以看出， 5 种反应温度下，反应生成的金纳米粒子的紫外最大吸收峰的位置基本没有发生变化，分别为 525， 525， 524， 527， 523nm，都在525nm 左右。 图 3a 的不同水浴温度下金纳米粒子的紫外光谱可以看出 在不同的反应温度的条件下，合成的金纳米粒子的紫外吸收峰强度，从 50 到 90 ，分别为 1.8282， 1.6275， 1.9562， 1.6614， 1.7226， 随着温度升高，在 70 水浴时紫外吸光度的最大吸收峰强度最大，温度达到 80 后，紫外吸收峰强度下降较大，这可能是由于温度较高时，金纳米粒子容易发生聚沉，或者是抑制了芦丁的
