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摘 要

近年来，纳米材料作为新兴材料得到人们的青睐，由于其功能性强大，应用范围广阔，促使纳米技术发展的越来越快。金纳米颗粒属于纳米材料中的一种，而它因其自身具有的特殊性质，从种类繁多的普通纳米材料中脱颖而出，这样一来，金纳米材料的研究一度成为了当今热度最高，应用范围最广的一项科研项目。而因其制备方法越来越简便，生物相容性好，催化性能高等诸多内在因素，得到了更多人的喜爱。本文所制备的树枝状金纳米材料比较特殊，其不仅形貌特殊而且具有较大的比表面积，因此，我们采用了电化学沉积法，使用三电极体系，在金电极的表面制备树枝状金纳米颗粒，并且用扫描电子显微镜（SEM）、接触角（θ）、电化学表征法对其进行表征，结果表明，在同等电压下，控制沉积电量能得到最佳实验效果。与此同时，金纳米颗粒不同于其他的纳米材料，它的毒性極低，对人体的危害几乎为零。因此，电沉积树枝状金纳米颗粒将会在生物检测，乃至活体领域得到更加广泛的应用。

关键词：树枝状金纳米颗粒 电化学沉积法 表征 生物检测

Preparation and Characterization of Gold Nanometer Materials

ABSTRACT

In recent years, with the development of nanotechnology, the physical, chemical and biological properties of metal nanoparticles and their potential applications in many fields have been gradually discovered, making the study of metal nanomaterials become the most dynamic and the most abundant One of the areas. Among them, the gold nano-materials because of the preparation method is simple, good biocompatibility, stability, high molar absorption coefficient and excellent catalytic properties and other inherent characteristics, by the people more favor. In this paper, dendritic gold nanoparticles were prepared by electrochemical deposition method. The dendritic gold nanoparticles were prepared on the surface of the electrode by scanning electron microscopy (SEM), contact angle (θ) Electrochemical characterization, the results show that under the same voltage, the control of the deposition of electricity can get the best experimental results. At the same time, gold nano-materials are relatively low toxicity, with good biocompatibility, easy to covalently modify a variety of biological probe molecules. Therefore, the successful electrodeposition of dendritic gold nanoparticles will be more widely used in biological detection, and even in vivo.

Keywords:Dendritic gold nanoparticles Electrochemical deposition Characterization Biological detection

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1前言 1

1.2树枝状金纳米材料的特性 1

1.3金纳米颗粒的制备方法 2

1.3.1化学还原法 3

1.3.2反胶团法 3

1.3.3电化学法 3

1.4树枝状金纳米材料的表征及应用 4

1.4.1树枝状金纳米材料的表征 4

1.4.1.1扫描电子显微镜（SEM）表征法 4

1.4.1.2接触角表征法 4

1.4.1.3电化学表征法 5

1.4.2树枝状金纳米材料的应用 5

1.4.2.1金纳米粒子在化学修饰电极的应用 5

1.4.2.2生物传感器 5

1.5本课题研究手段及意义 6

1.5.1研究手段 6

1.5.2研究意义 7

第二章 实验部分 8

2.1实验仪器与试剂 8

2.1.1实验仪器 8

2.1.2实验试剂 8

2.2实验方法 9

2.2.1 工作电极的预处理 9

2.2.2 二硫化钨/金电极（WS₂/GE）的制备 9

2.2.3树枝状金纳米（dendritic-like gold nanostructure, DGN）材料的制备 9

第三章 结果与讨论 11

3.1实验表征 11

3.1.1 DGN/WS₂/GE的形貌表征 11

3.1.2 DGN/WS₂/GE的电化学表征 12

第四章 总结与展望 14

参考文献 15

致谢 19

第一章 文献综述

1.1前言

最近几年，随着新兴纳米技术的理论研究和新材料发掘研究的飞速发展^[1]，纳米材料在新兴材料、环境改造、电子设备、涂料、新能源等行业受到了广泛应用，尤其在医疗和生物医药方面取得了重大的突破。纳米材料所包含的量很广泛，种类之多数不胜数，它们之间的有着相似相同的属性，也有着不同的性质，金纳米材料是这些材料中形貌、特征最为特殊的一种材料，它不仅具备普通纳米材料的基本性质，还具备不一样的光电催化性质^[2-3],所以，这一特性吸引了大批的纳米材料研究工作者。树枝状金纳米材料有良好的导电性，作为电极可适用于各种化学实验，因为其大小位纳米级别的，所以具有小尺寸效应。又因为表面化学活性比较高，从而能大幅度缩短电子与受体之间的传送距离，这一特性能扩大检测范围，加快反应速率，能有效地改善电化学修饰电极的性能。

1.2树枝状金纳米材料的特性

树枝状金纳米颗粒作为一种形貌特殊且多样的材料在材料科学中扮演着重要的角色。Brust^[4]的研究成果表明，纳米颗粒最终的物化性质在很大程度上取决于颗粒的大小、颗粒间间隔、保护性有机壳的性质及纳米颗粒的式样。所以改变金纳米颗粒的大小会使其内在性质发生巨大的变化。

与块状金的差别很大，金纳米粒子的价带是分散的。因为金的尺寸太大，需要缩小金的尺寸，当金被缩小到纳米级别时，会产生一系列的反应，导致金纳米颗粒向材料的边缘靠近，形成不同sp的电子波^[5]。如果能级间发生电子跃迁，便可以清楚地发现其特殊的光电化学性质，这些性质可用于生物传感、感测开关等许多方面。金納米粒子与某些有极官能团通过氢键^[6]、π—π键^[7]、范德华力^[8]和抗原-抗体^[9]等相互作用反应后，我们通过紫外和红外光谱图观察分析发现，两种谱图的所展示的特征峰有本质上的区别，由此可以用作检测分析。同时，金纳米颗粒生物相容性较好，容易与超分子的断键相结合，比如现在的DNA结构分子链，这也成为了人们关注的对象。金纳米粒子所形成的超分子和它所具备的超

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