CN111014722A - 一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法 - Google Patents

一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法 Download PDF

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Abstract

一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法，本方法以铬黑T染料为稳定剂，以硼氢化钠为还原剂，最后加入硫脲作为合成后银纳簇的协同稳定剂，在纯碱性环境中即可制备得到具有强荧光发射、稳定性好的银纳米簇。合成的银纳米簇的最大激发波长377.0 nm，最大荧光发射波长467.0 nm，粒径主要分布在0.61~2.36 nm之间，平均粒径1.30 nm。该合成方法具有合成原料易得、体系简单、合成快速、荧光性能稳定等特征，且能够进行大规模合成。

Description

一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法。
背景技术
银纳米簇由于具有尺寸小、无毒性以及光稳定性等特性，使其作为一种新型荧光传感器被广泛的应用在化学检测、生物标记、分子诊断、以及基因疗法等领域。目前合成银纳米簇的方法非常多，如化学还原法、光还原法、模板法等，但是这些合成方法在合成速度，合成产物的稳定性及荧光强度等方面还有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的银纳米簇的制备方法，该方法与其它银纳米簇的合成方法相比具有合成速度快、稳定性好、发射强度高等优点，且反应体系简单、成本低，能够进行大规模合成。
本发明采用的技术方案：一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法，以铬黑T为稳定剂，利用硼氢化钠还原硝酸银，利用氢氧化钠溶液使反应体系保持纯碱性环境，利用硫脲溶液稳定合成后的银纳米簇，快速合成具有强荧光发射的银纳米簇。
制备过程如下：按体积计，取二次蒸馏水13.4份加入容器中，依次加入2.0 份铬黑T溶液，2.0份硝酸银溶液，于容器中常温充分搅拌，溶液呈紫色；取2.0份现配制的硼氢化钠溶液加入上述混合溶液中，常温充分搅拌，待混合溶液呈浅紫色；取0.6份氢氧化钠加入上述混合溶液中，常温充分搅拌，此时溶液颜色略有变深，溶液呈浅黄色；最后取1.0份硫脲溶液加入上述混合溶液中，常温充分搅拌，混合溶液颜色呈浅黄色，得到具有强荧光发射的稳定的银纳米簇，在暗箱三用紫外线分析仪中观察到较强的蓝绿色光。
所述溶液浓度为：1.0´10-3M的铬黑T溶液、5.0´10- 5 M 的硝酸银溶液、7.5´10- 2 M的硼氢化钠溶液、0.2 M的氢氧化钠溶液、1.0´10- 4 M的硫脲溶液。
所述溶液最终浓度c铬黑T=1.0´10-4 M，c硝酸银=5.0´10-6 M，c硼氢化钠=7.5´10-3 M，c氢氧化钠=6.0´10-3 M，c硫脲=5.0´10-6 M。
所述的合成的银纳米簇的最大荧光激发波长为377.0 nm，最大荧光发射波长在467.0 nm，粒径主要分布在0.61 ~2.36 nm之间，平均粒径为1.30 nm。
本发明在纯碱性环境中，最终制备得到具有强荧光发射的稳定的银纳米簇。该合成方法具有合成速度快、稳定性好、发射强度高等优点，且反应体系简单、成本低，能够进行大规模合成。该合成方法有实际应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例合成的强荧光发射银纳米簇的荧光光谱图，图1中的插图为紫外可见吸收光谱。
图2是本发明实施例合成的强荧光发射银纳米簇的透射电子显微镜(TEM)。
图 3 是本发明实例合成的强荧光发射银纳米簇的粒径分布图。
具体实施例：
以下实施例旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的进一步限定。
(1) 所用溶液的准备：
称取0.0849 g 硝酸银固体配制成50 mL 0.01 M的硝酸银溶液，将1.0´10- 2 M稀释成50 mL 1.0´10-3 M 的硝酸银溶液，再将1.0´10-3 M稀释成50 mL 1.0´10- 4M的硝酸银溶液，最后将1.0´10- 4 M稀释成250 mL 5.0´10- 5 M 的硝酸银储备液；称取0.018 g铬黑T配制成50mL 1.0´10-4 M的铬黑T储备液；称取0.142 g 硼氢化钠固体配制成50 mL 7.5´10- 2 M的硼氢化钠储备液；称取2.0 g 氢氧化钠固体配制成250 mL 0.2M的氢氧化钠储备液；称取0.038g硫脲固体配置成0.01M的硫脲溶液，再将0.01M稀释成50 mL 1.0´10- 3M的硫脲溶液，最后将1.0´10- 3 M稀释成 250 mL 5.0´10- 4 M 的硫脲储备液。
(2) 强荧光发射银纳米簇的制备：
取二次蒸馏水13.4 mL加入容器中，依次加入2.0 mL铬黑T溶液，2.0 mL硝酸银溶液，于容器中，常温搅拌8.0 min，溶液呈紫色；取2.0 mL现配制的硼氢化钠溶液加入上述混合溶液中，常温搅拌30 min，待混合溶液呈浅紫色；取2.0 mL氢氧化钠加入上述混合溶液中，常温搅拌30.0 min，此时溶液颜色略有变深，最终溶液呈浅黄色；最后取1.0 mL硫脲溶液加入上述混合溶液中，常温搅拌10.0 min，混合溶液颜色呈浅黄色，得到具有强荧光发射的稳定的银纳米簇，在暗箱三用紫外线分析仪中观察到较强的蓝绿色光。
(3) 强荧光发射银纳米簇的制备条件的优化：
各物质的浓度(合成溶液中的最终浓度)或体积对合成的银纳米簇的荧光强度及稳定性的影响，主要从合成的银纳米簇的荧光强度相对强弱，相对稳定性进行考察。
硝酸银的浓度对强荧光发射的银纳米簇的荧光强度有影响，探究了硝酸银最终浓度分别为0.75´10-6 M，1.0´10-6 M，5.0´10-6 M，7.5´10-6 M，10.0´10-6 M时对合成的银纳米簇的荧光强度的影响，当溶液中硝酸银的最终浓度为1.0´10-6 M， 5.0´10-6 M，7.5´10-6 M时荧光较强，而硝酸银浓度为5.0´10-6 M时荧光最强，最终优选硝酸银的浓度为5.0´10-6 M。
铬黑T的浓度对强荧光发射的银纳米簇的荧光强度有较大影响，探究了铬黑T最终浓度分别为0.25´10-4 M，0.5´10-4 M，0.75´10-4 M，1.0´10-4 M，2.5´10-4 M，3.0´10-4 M时对合成的银纳米簇的荧光强度的影响，当溶液中铬黑T的最终浓度为0.5´10-4 M，0.75´10-4 M，1.0´10-4 M时荧光较强，而铬黑T浓度为1.0´10-4 M时荧光强度最强，最终优选铬黑T的浓度为1.0´10-4 M。
硼氢化钠的浓度对强荧光发射的银纳米簇的荧光强度有明显的影响，探究了硼氢化钠最终浓度分别为2.5´10-3M，5.0´10-3M， 7.5´10-3M，1.0´10-2M，2.0´10-2 M时对合成的银纳簇的荧光强度的影响，当混合溶液中硼氢化钠的最终浓度为5.0´10-3M， 7.5´10-3M，1.0´10-2M时荧光较强，而硼氢化钠的浓度为7.5´10-3M时荧光最强，最终优选硼氢化钠的浓度为7.5´10-3M。
氢氧化钠溶液体积对强荧光发射的银纳米簇的荧光强度有明显的影响，探究了氢氧化钠溶液体积分别为0mL，10mL，20mL，30 mL，40 mL，50 mL，60 mL，80 mL，100 mL时，对合成的银纳米簇的荧光强度的影响，当混合溶液中加入氢氧化钠溶液的体积为60mL时荧光最强，最终优选氢氧化钠溶液体积为60mL。
硫脲溶液浓度对强荧光发射的银纳米簇的稳定性有明显的影响，探究了硫脲最终浓度分别为0.5´10-6M，1.0´10-6 M，5.0´10-6 M，1.25´10-5 M， 2.5´10-5 M，3.75´10-5 M时对合成的银纳米簇稳定性的影响，当反应体系加入硫脲最终浓度为5.0´10-6 M时，银纳米簇的稳定性最强，最终优选调节反应体系的硫脲浓度为5.0´10-6 M。
(4) 强荧光发射银纳米簇的表征
图1为银纳米簇的荧光光谱图，由图1可知：制备的强荧光发射银纳米簇的最佳激发波长为377.0 nm，荧光发射波长为467.0 nm。制备的强荧光发射银纳米簇的透射电子显微镜（TEM）表征结果，如图2所示，所制备的强荧光发射银纳米簇粒子的粒径较小，且分散性较好。图3是图2中纳米粒子的粒径分析图，由图3可知，合成的银纳米簇的粒径主要分布在0.61 ~2.36 nm之间，平均粒径1.30 nm。
还需要说明的是，本发明的具体实施例只是用来示例性说明，并不以任何方式限定本发明的保护范围，本领域的相关技术人员可以根据上述一些说明加以改进或变化，但所有这些改进和变化都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法，其特征在于，以铬黑T为稳定剂，在纯碱性环境中利用硼氢化钠还原硝酸银，最后加入硫脲作为合成后银纳簇的协同稳定剂，快速合成具有强荧光发射的银纳米簇。
2.根据权利要求1所述的一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法，其特征是，制备过程：
按体积计，取二次蒸馏水13.4 份加入容器中，依次加入2.0份铬黑T溶液，2.0份硝酸银溶液，于容器中常温充分搅拌，溶液呈紫色；取2.0份现配制的硼氢化钠溶液加入上述混合溶液中，溶液呈蓝色，常温充分搅拌，待混合溶液呈浅紫色；取0.6份氢氧化钠溶液加入上述混合溶液中，常温充分搅拌，溶液颜色先变浅后又逐渐变深，最终呈浅黄色；最后取1.0份硫脲溶液加入上述混合溶液中，常温充分搅拌，混合溶液颜色呈浅黄色，得到具有强荧光发射的稳定的银纳米簇，在暗箱三用紫外线分析仪中观察到较强的蓝绿色光。
3.根据权利要求2所述的一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法，其特征是，所述溶液浓度为：1.0´10-3M的铬黑T溶液、5.0´10- 4 M 的硝酸银溶液、7.5´10- 2 M的硼氢化钠溶液、0.2 M的氢氧化钠溶液、1.0´10- 4 M的硫脲溶液。
4.根据权利要求2或3所述的一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的方法，其特征是：溶液最终浓度c铬黑T=1.0´10-4 M，c硝酸银=5.0´10-5 M，c硼氢化钠=7.5´10-3 M，c氢氧化钠=6.0´10-3 M，c硫脲=5.0´10-6 M。
5.根据权利要求2所述的一种纯碱性环境中制备具有强荧光发射的银纳米簇的合成方法，其特征是：合成的银纳米簇的最大荧光激发波长为377.0 nm，最大荧光发射波长为467.0 nm，粒径主要分布在0.61 ~2.36 nm之间，平均粒径1.30 nm。
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