摘要：纳米粒子的作用在医学和生物学等方面中有很重要的体现。纳米粒子在不同的溶液环境中会如何发生萃取，与纳米粒子的封端结构和配体数量存在着密切关系。了解发生在表面的转移机制对目标纳米粒子的活性以及非预期的纳米毒性的控制能力是非常重要的。本课题介绍了用热活化凝聚方式去合成硫醇盖层的较大尺寸金纳米粒子，再导入含有巯基烷酸基团，使纳米粒子表层组成疏水基和亲水基的混合结构，以甲苯为第二相，利用四辛基溴化铵实现纳米粒子的相转移。同时利用分光光度法测定纳米粒子从水相萃取到有机相的程度，分析出相萃取过程中纳米粒子表面所需离子对的最小数量，从而建立封盖结构中的萃取量与配体数之间的关联，得出在20~25%的负电荷的静电作用力将吸引水相中的带正电荷的纳米粒子进入有机相中。为未来探索纳米粒子在差异化溶液和界面的相互作用打下基础。

关键词： 金纳米粒子；萃取；表面离子对

Quantitative Analysis of Surface Ion Pairs of Nanoparticles in Phase Extraction by Spectrometric Titration

Abstract：The role of nanoparticles is very important in medicine and biology. How the nanoparticle will be extracted in different solution environments is closely related to the end capping structure of the nanoparticles and the number of ligands. Understanding the surface transfer mechanisms is very important for the ability of the target nanoparticle to act as well as the control of unexpected nanotoxicity. This topic describes the synthesis of thiol-covered gold nanoparticles of different sizes by a thermally activated coagulation method. Reintroduced with thioalkanoic acid groups, In order to form a hybrid structure of hydrophobic and hydrophilic groups on the surface of nanoparticles, With toluene as the second phase, The phase transfer of nanoparticles is achieved using tetraoctylbromide. At the same time, spectrophotometry was used to determine the degree of the nanoparticles extracted from aqueous phase to organic phase. Next, The minimum number of ion pairs required on the surface of the nanoparticles during phase extraction is analyzed. Finally, the relationship between the amount of extraction and the ligands is established. It is concluded that a static charge of 20 to 25% of negative charge will attract positively charged nanoparticles in the aqueous phase into the organic phase.To lay the foundation for future exploration of the interaction of nanoparticles in different solution phases or different interfaces.

Keyword： gold nanoparticles；extraction；surface ion pairs

目  录

1  绪论 1

2 文献综述 1

2.1  金纳米粒子的合成及概况 1

2.1.1  柠檬酸盐用于纳米粒子的制备 1

2.1.2 巯基用于可控合成纳米粒子的Brust-Schiffrin方法 2

2.1.3  置换法形成混合单层金纳米粒子 2

2.1.4  物理性方法制备金纳米粒子 3

2.1.5  聚合物用于获得稳定的金纳米粒子 3

2.1.6  其他封端配体 3

2.2溶剂萃取 4

2.2.1  分配系数 4

2.2.2  分配比 4

2.2.3  萃取效率 4

2.3  金纳米粒子的两相萃取 6

3实验部分 8

3.1  实验试剂与仪器 8

3.2  金纳米粒子的制备和检测 8

3.2.1  通过化学反应实现纳米金粒子的制备 9

3.2.2  通过表面离子对实现纳米粒子萃取的实验 9

4  实验结果与讨论 11

4.1  纳米粒子的TEM 11

4.2  实验现象分析 13

4.3  纳米粒子的紫外光谱分析 14

4.4  定量分析在相转移中的表面离子对 18

4.5  纳米粒子萃取的红外分析 23

5  结论 25

6  展望 26

致  谢 27

参考文献 28

绪论

金属纳米颗粒外层覆盖着各种单层结构，其分布广泛，应用方向也是有多种，有的作为传感器或者纳米机器人等，像生物传感器、诊断纳米材料、医疗靶向和药物递送代理的功能元件等[1]。除了纳米颗粒的这些用途，科研家还从很大程度上对表面覆盖配体壳进行研究并深度探索其结构特征。一个广泛研究的系统涉及通过配体交换反应实现具有多种偶联性质结合的混合单层[2]，同时在处于不一样的溶剂环境下筛选性地分布。例如，纳米粒子通过组装端羧基烷基硫醇类化合物单分子层(例如1-癸硫醇，简称DT) [3]，再与四辛烷基铵等高疏水性阳离子进行结合，可很容易地实现相转移到有机溶剂[4]。巯基十一酸(MUA)封端金纳米颗粒（Au nanoparticles 简称AuNPs）的研究表明，纳米粒子的本身的大小，环境的pH等会对表层被其他离子或基团覆盖的纳米粒子的稳定性造成影响[5]。还有MUA等包覆的Au纳米粒子的pH控制组装和解离也与表面电荷浓度相关。事实上，控制胶体无机纳米粒子的表面修饰、功能化和生物共轭的能力对于各种生物分子的可控共轭是非常重要的。尽管有大量的研究表明封盖结构的种类对于纳米粒子在不同相中的溶解度具有重要影响，但是，却极少有研究纳米粒子在相转移中所需配体数量的定量报道。然而这种定量的理解对于有效控制预期的纳米活性或非预期的纳米毒性都是至关重要的。