CN104139188A - 聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将聚合物溶液和4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液溶于适量的纯水中，搅拌混匀；步骤二、向步骤一溶液中加入硝酸铜溶液，继续搅拌；步骤三、向步骤二溶液中加入适量的甲醛，在50-90℃下加热10-100min，得到蓝色的聚合物保护荧光铜纳米团簇溶液。本发明以聚合物为稳定剂，甲醛为还原剂，4-羟乙基哌嗪乙磺酸为助剂，硝酸铜为Cu源，反应条件温和。本发明合成的纳米铜团簇具有价格便宜、性能稳定、无毒等优点，作为一种潜在的荧光标记物有望应用于光成像、生物标记、化学传感器等领域，并且它在环境分析、生化分析、食品安全等领域也具有较为广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备领域，涉及一种高稳定性的聚合物保护荧光铜纳米团簇制备的新方法。
背景技术
团簇是由几个至几千个原子、分子、离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体，它的空间尺寸在几埃至几百埃的范围内。由于纳米团簇具有较大比例的表面原子，该部分原子和团簇内部原子的环境存在显著差异，使得纳米团簇具有一系列不同于单个原子、分子，也不同于大块固体材料的物理性质和化学性质，如极大的比表面使它具有异常高的化学活性和催化性能、光的量子尺寸效应和非线性效应、电导的几何尺寸效应、掺杂及掺包原子的导电性和超导性、碳管、碳葱的导电性等。
随着金属纳米粒子尺度的减小，其能级结构会发生急剧变化，费米能级附近的电子能级从准连续态过渡到分立能级。能级结构的变化使得金属纳米团簇具有不同于本体金属的独特性能，近年来在催化、荧光分析和生物标记等方面得到广泛研究和应用。
但是，目前对亚纳米尺度上过渡金属纳米团簇研究主要集中于贵金属Au和Ag，而对处于同族(IB)的Cu纳米团簇研究相对较少。而采用传统方法得到的Cu纳米粒子尺寸较大，且较易氧化。因此，稳定的Cu纳米团簇的简单合成方法是金属团簇研究中具有挑战性的课题之一。
发明内容
针对现有技术所存在的问题和不足，本发明旨在提供一种简单易行的稳定的聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法。该方法具有操作简单、所用原料价格便宜、反应条件温和、无毒等优点，制备的铜纳米团簇性能稳定、易于保存，且所用仪器设备均为普通设备，如：磁力搅拌器、圆底烧瓶等。
聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、将300-900μL的浓度为0.1g/mL的聚合物溶液和300-600μL浓度为10mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)溶液溶于适量纯水中，搅拌2-20min；
步骤二、向步骤一溶液中加入100-300μL的浓度为100mmol/l的硝酸铜溶液，搅拌2-20min；
步骤三、在强磁力搅拌下向步骤二溶液中加入适量的甲醛，在50-90℃下加热10-100min，得到蓝色溶液，即为聚合物保护荧光铜纳米团簇。
所述步骤一中的聚合物为聚乙烯亚胺、壳聚糖或聚赖氨酸。
步骤一中纯水的量在1390－2680μL。
步骤三中甲醛的量在10－30μL。
本发明合成的高稳定性的聚合物保护荧光铜纳米团簇具有价格便宜、性能稳定、反应条件温和、无毒等优点，作为一种潜在的荧光标记物有望应用于光成像、生物标记、化学传感器等领域，并且它在环境分析、生化分析、食品安全等领域也具有较为广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明合成的聚合物保护荧光铜纳米团簇电镜图谱。
图2为本发明合成的聚合物保护荧光铜纳米团簇荧光图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：
聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，包括如下步骤：
(1)将500μL的浓度为0.1g/mL的聚乙烯亚胺(PEI)溶液和300μL浓度为10mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)溶液溶于2020μL的纯水中，搅拌5min；
(2)向步骤(1)溶液中加入150μL的浓度为100mmol/l的硝酸铜溶液，搅拌20min；
(3)在磁力搅拌下向步骤(2)溶液中加入30μL的甲醛，在50℃下加热20min，得到蓝色溶液，即为聚合物保护荧光铜纳米团簇。制得聚合物保护荧光铜纳米团簇的电镜图谱如图1所示，荧光图谱如图2所示。
实施例2：
聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，包括如下步骤：
(1)将800μL的浓度为0.1g/mL的壳聚糖溶液和500μL浓度为10mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)溶液溶于1390μL的纯水中，搅拌20min；
(2)向步骤(1)溶液中加入300μL的100mmol/l的硝酸铜溶液，搅拌5min；
(3)在磁力搅拌下向步骤(2)溶液中加入10μL的甲醛，在70℃下加热50min，得到蓝色溶液，即为聚合物保护荧光铜纳米团簇。
实施例3：
聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，包括如下步骤：
(1)将300μL的浓度为0.1g/mL的赖氨酸溶液和600μL浓度为10mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)溶液溶于1980μL的纯水中，搅拌10min；
(2)向步骤(1)溶液中加入100μL的浓度为100mmol/l的硝酸铜溶液，搅拌15min；
(3)在磁力搅拌下向步骤(2)溶液中加入20μL的甲醛，在80℃下加热80min，得到蓝色溶液，即为聚合物保护荧光铜纳米团簇。
实施例4：
聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，包括如下步骤：
(1)将900μL的浓度为0.1g/mL的聚乙烯亚胺(PEI)溶液和500μL浓度为10mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)溶液溶于2680μL的纯水中，搅拌2min；
(2)向步骤(1)溶液中加入100μL的浓度为100mmol/l的硝酸铜溶液，搅拌15min；
(3)在磁力搅拌下向步骤(2)溶液中加入20μL的甲醛，在90℃下加热10min，得到蓝色溶液，即为聚合物保护荧光铜纳米团簇。
实施例5：
聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，包括如下步骤：
(1)将600μL的浓度为0.1g/mL的赖氨酸溶液和400μL浓度为10mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)溶液溶于1980μL的纯水中，搅拌10min；
(2)向步骤(1)溶液中加入250μL的浓度为100mmol/l的硝酸铜溶液，搅拌2min；
(3)在磁力搅拌下向步骤(2)溶液中加入10μL的甲醛，在60℃下加热60min，得到蓝色溶液，即为聚合物保护荧光铜纳米团簇。
Claims (4)
1.聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、将300-900μL的浓度为0.1g/mL的聚合物溶液和300-600μL浓度为10mmol/l的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)溶液溶于适量的纯水中，搅拌2-20min；
步骤二、向步骤一溶液中加入100-300μL的浓度为100mmol/l的硝酸铜溶液，搅拌2-20min；
步骤三、在强磁力搅拌下向步骤二溶液中加入适量的甲醛，在50-90℃下加热10-100min，得到蓝色溶液，即为聚合物保护荧光铜纳米团簇。
2.根据权利要求1所述的聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的聚合物为聚乙烯亚胺、壳聚糖或聚赖氨酸。
3.根据权利要求1所述的聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，其特征在于：步骤一中纯水的量在1390－2680μL。
4.根据权利要求1所述的聚合物保护荧光铜纳米团簇的制备方法，其特征在于：步骤三中甲醛的量在10－30μL。
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