邢瑞敏，焦戰(zhàn)營，李 瑤，高 麗，方靜茹，劉繡華，劉山虎

(1.河南大學 化學化工學院，河南 開封 475004； 2.河南大學 民生學院，理工學院，河南 開封 475004)

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聚甲基丙烯酸鈉輔助的金納米顆粒的綠色制備

邢瑞敏1*，焦戰(zhàn)營1，李 瑤2，高 麗1，方靜茹2，劉繡華1*，劉山虎1

(1.河南大學 化學化工學院，河南 開封 475004； 2.河南大學 民生學院，理工學院，河南 開封 475004)

利用聚甲基丙烯酸鈉的弱還原性和螯合作用，建立了一種水溶性金納米顆粒合成的新方法.借助紫外可見分光光度計和透射電子顯微鏡對金納米顆粒進行了表征，初步討論了反應物濃度以及反應溫度對產物的影響.

液相合成；納米金；聚甲基丙烯酸鈉

金納米顆粒具有獨特的光電性質、催化性質以及良好的穩(wěn)定性，在光學、生物化學等領域有著廣泛的應用前景，受到了科研工作者的關注[1-5].液相化學還原法一般不需要苛刻的反應條件，是一種常用的納米制備方法[6-11].根據還原條件的不同，金納米顆粒的液相合成可分為硼氫化鈉還原、抗壞血酸還原、檸檬酸三鈉還原、紫外光照等方法[12].本文首次利用聚甲基丙烯酸鈉還原制備了金納米顆粒，借助TEM，UV-vis等測試手段對產物進行了表征，結果表明氯金酸的濃度，聚甲基丙烯酸鈉的用量，反應的時間以及反應溫度對產物的形成和紫外吸收有較大影響.

1 實驗部分

聚甲基丙烯酸鈉(PMAA-Na，Mw= 4 000～6 000，40% solution in water).氯金酸(HAuCl4·4H2O,相對分子質量411.85，上海試劑廠).實驗所用水為蒸餾水.吸收光譜在TU-1901紫外可見分光光度計上測試.透射電子顯微鏡在JEOL JEM-2010上進行，加速電壓為200 kV.

2 結果與討論

標準試驗中，取濃度為0.050 g/L的氯金酸溶液20 mL，加入0.65 mL聚甲基丙烯酸鈉(PMAA-Na)溶液.初加入時溶液中會有少量淡黃色絮狀物，攪拌后成為均一溶液.將溶液加熱，保持微沸70 min，最后溶液呈淺紫紅色，如圖1所示.

圖1 加熱70 min時樣品的外觀照片

TEM結果顯示金納米顆粒的粒徑約為30 nm，但顆粒結晶性不太好.如圖2所示，選區(qū)電子衍射沒有發(fā)現清晰對稱的衍射斑點，在較高倍數下也很難觀測到其晶格條紋，這是由于PMAA-Na的包覆影響了顆粒的生長和熟化.

圖2 加熱70 min時樣品的透射電子顯微鏡和選區(qū)電子衍射照片

為研究反應物濃度對納米金制備過程的影響，進行了如下兩組對照試驗：A, 調整PMAA-Na的用量；B，調整氯金酸的濃度.兩組實驗的反應溫度、時間等其他條件和標準試驗均一致.

A組對照試驗中，氯金酸濃度固定為0.050 g/L， PMAA-Na的添加量分別為0.1、0.3、0.45、0.65和1.5 mL，所得產物的紫外可見吸收光譜如圖3所示.用量0.45 mL PMAA-Na時，所得溶液吸收峰峰值最大，當PMAA-Na用量為0.65 mL時吸收峰峰值次之，但半峰寬最窄.根據文獻報道，吸收峰的半高寬越窄越對稱，其產物的尺寸和形狀分布越窄.因此，綜合考慮試驗選定PMAA-Na的最優(yōu)用量為0.65 mL.

圖3 不同聚甲基丙烯酸鈉添加量時樣品的紫外可見吸收圖譜

B組對照試驗中，PMAA-Na用量控制在0.65 mL，與20 mL不同濃度的氯金酸進行反應，氯金酸濃度分別為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5 g/L.產物的紫外可見吸收光譜如圖4所示，氯金酸濃度為0.5 g/L時吸收峰峰值最大且半高寬較窄，選用0.05 g/L氯金酸和0.65 mL PMAA-Na的用量作為標準實驗用量.

此外，我們還考察了反應溫度的影響，分別在0、20、40、60、80、100 ℃反應70 min，其他參數與標準試驗相同.結果(圖5)顯示，只有100 ℃時所得溶液的顏色才變?yōu)闇\紫紅色.推測這是由于PMAA-Na的螯合能力相對較強，還原性較弱，在較低溫度下難于還原氯金酸生成納米金顆粒所致.

圖5 不同反應溫度下得到的產品照片

3 結論

利用氯金酸為前驅體，以聚甲基丙烯酸鈉為還原劑和螯合劑，建立了一種金納米顆粒合成的新方法.利用紫外可見光譜優(yōu)化了合成的金納米顆粒的反應物濃度、反應溫度、反應時間等參數.本方法簡單綠色，實驗條件簡單；聚甲基丙烯酸的使用使得金納米顆粒表面具有豐富的羧酸根，為進一步的生物偶聯(lián)提供了良好的表面條件.但本實驗條件下金納米顆粒的粒徑分布和結晶性有待進一步提高.

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[責任編輯：劉紅玲]

Polymethacrylate-assisted green synthesis of gold nanoparticles

XING Ruimin1*, JIAO Zhanying1， LI Yao2, GAO Li1, FANG Jingru2,LIU Xiuhua1*, LIU Shanhu1

(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,HenanUniversity,Kaifeng475004,Henan,China；2.InstituteofTechnology,MinshengCollege,HenanUniversity,Kaifeng475004,Henan,China)

Water soluble Au nanoparticles were synthesized by using polymethacrylic acid sodium salt (PMAA-Na) as a reducing agent and chelating agent.UV-vis spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) were used to characterize the as-prepared product.The effects of the concentration of reactants and the reaction temperature on the products were systematically discussed.

solution-phase synthesis; Au nanoparticles; sodium polymethacrylate

2016-08-25.

國家自然科學基金(21105021),河南省高?？萍紕?chuàng)新團隊項目(14IRTSTHN030).

邢瑞敏(1980-)，女，副教授，研究方向為納米材料控制合成及其相關應用.*

O614.123

A

1008-1011(2016)06-0701-03