在所有关于通过柠檬酸盐还原金或其他贵金属纳米晶体的现有文献中,柠檬酸盐,还原剂和保护基团(或配体)的双重作用已被很好地识别。如前所述,Frens开发的用于通过柠檬酸盐还原控制贵金属纳米晶体尺寸的最常用方法是基于改变柠檬酸钠的浓度。这些想法启发我们系统地研究其他物质浓度在纳米粒子生长中的作用。为了更好地解决这个问题,大量的实验和结果分析以定量的方式进行。
1.1.2 布鲁斯特—希夫林合成法
布鲁斯特和希夫林在1994年报告了一种两阶段合成法,利用强硫醇—金的相互作用来保护含巯基配体的金纳米粒子。简单来讲,即利用四辛基溴化铵(TOA+Br-),并在十二烷硫醇的作用下,利用硼氢化钠来进行还原。微观上来看,其实是使用表面活性剂四辛基溴化铵(TOA+Br-)将AuCl4-从水相转移到甲苯,并在硫醇的存在下用硼氢化钠(NaBH4)还原,最终在甲苯中生成金纳米粒子。这类在甲苯中生成的金纳米粒子,它们的粒径尺寸一般介于0.8~8 nm之间。该种制备方式从1994年被报导以后,得到了国际范围内的普遍重视。布鲁斯特—希夫林合成法其实不仅仅代表一种制备方法,而是依据运用的溶剂系统的不一样,分为了双相法和单相法两种方式。
双相法的基本要求有点简单,总的来说,可以分为三个步骤。第一步,向甲苯溶液中添加长链烷基胺相转化剂,让其与HAuCl4的水溶液一起被混合以形成两相系统。然后,开动搅拌器,猛烈搅拌混合液,通过这种方式转移水相中的金属盐至有机相中。最后,向溶液中加入一定量的硫醇和硼氢化钠,如此操作后,纳米粒子就生成了。在这一过程中,硫醇是作为稳定剂存在的,硼氢化钠是作为强还原剂存在的。其中最关键的,必须要控制好Au3+与稳定剂烷基硫醇和强还原剂NaBH4之间的比例,另外适宜的反应条件也必不可少。反应是在水与甲苯的两相界面间发生,而不是单一地在某一相里发生,因为在单一相中无法制备出不同粒径的金纳米粒子。后来,Murray等人想到了可以改变各种反应物之间的不同添加比例[21],制备出粒径尺寸在1.5~5.2 nm这个范围内的金纳米粒子。另有一点,这些金纳米粒子都出乎意料的稳定。必要知道的是,此法制备出来的金纳米粒子普遍都是油类溶解性质的。
单相法生成的金纳米粒子能够分散在水溶液中,且它们的分散性很高。还有很重要的一点是不像双相法,它没有使用有毒的相转化剂和甲苯溶液。在制备出的纳米粒子的稳定性方面,在确保高稳定性下,采用甲醇与水混合的系统取代甲苯与水混合的系统作为反应溶剂。巯基化合物被用于作分子配体,这使得金纳米粒子与化合物上的羟基、羧基等连系在一起,从而达成了纳米粒子分散在水溶液中的目的。同时,金纳米粒子的再次表面修饰很容易进行,这一点不同于双相法中选用烷基硫醇作为稳定的配体。在单相法中,对于巯基化合物的选择有比较高的要求,其中之一就是必须具有高的水溶性。坦普尔顿等人采取N-(2-巯基丙酰基)甘氨酸(C5H9NO3S)来做分子配体,制备了尺寸大小在1.8~3.9 nm的金纳米粒子。Scrimin等人采用两个步骤合成了1.5~4.2 nm的水溶性的金纳米粒子[22]。具体来看第一步先是制备出含多醚基的巯基化合物,然后第二步改变反应不同物质用量等初始数据,制备金纳米粒子。另外,除了以上几种物质,还有一些物质可以用来作为稳定剂制备水溶性金纳米粒子,比如谷胱甘肽(GSH)、2-巯基苯甲酸(C7H6O2S)、葡萄糖(C6H12O6)等。最近有关布鲁斯特—希夫林方法中稳定基团的研究也有报道,比如巯基丙氨酸、巯基丁二酸等。另外,已经有人使用有机金属试剂(2-丙基溴化镁),9-硼杂双环[3.3.1]壬烷(9-BBN)和谷胱甘肽作为NaBH4的替代试剂用于硫醇保护的金纳米粒子的合成中。 表面覆盖剂用于可控合成纳米粒子的研究(4):http://www.chuibin.com/huaxue/lunwen_205858.html