[发明专利]一种水溶性Au10纳米团簇分子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及团簇分子制备方法，尤其涉及一种水溶性Au₁₀纳米团簇分子的制备方法。

背景技术

金属纳米团簇引起了许多学科领域的科学家们很大的研究兴趣，并且被认为在众多领域中如催化剂、发光二极管等存在潜在的应用。由于金属的费米能级处于能带的正中心，其相对能级间距比较小，一般纳米尺寸的晶体只表现出等离子体吸收的特性。但是，当金属团簇的尺寸减小到一定程度，如亚纳米水平时，团簇分子会形成可区分的清晰的能带结构，这使得金属团簇分子可能表现出发射光谱的性质。由于金纳米晶体对于生物体是良性的并且具有很好的生物相容性，采用发光的金亚纳米团簇分子作为标识物应用于生物等领域将成为可能。

虽然许多课题组发展了多种制备金属纳米团簇的方法，但是制备原子级别且单分散的金属团簇分子仍然是一个挑战，而且，大部分方法制备的纳米团簇分子需要进一步的提纯和功能化才可能使其具有水溶性和生物相容性。生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、脱氧核糖核酸，具有自然界精确的完美化学组成和结构，常被应用于控制纳米晶体的成核和生长过程，或者被用作模板诱导合成形状可控的纳米晶体。重要的是，生物分子本身不仅含有各种功能基团，而且具有结构的多样性，这提供了与合成纳米晶体前驱体进行选择性吸附或者键接的可能性，由此控制着纳米晶体往特定的晶面生长。例如，研究人员采用DNA或者寡聚核糖核酸作为支架，合成了含有特定原子数的银纳米团簇。用生物分子参与反应制备金属纳米团簇使得材料制备过程变得绿色无毒，得到的纳米材料具备良好的生物相容性，为实现金属团簇分子在生物领域的应用提供了良好的思路。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种水溶性Au₁₀纳米团簇分子的制备方法。

水溶性Au₁₀纳米团簇分子的制备方法包括如下步骤：

1)将组氨酸溶于水中，搅拌，得到浓度为0.0033～0.2M的组氨酸水溶液；

2)将氯金酸溶于水中，搅拌，得到浓度为10mM的氯金酸水溶液；

3)3mL浓度为0.0033～0.2M的组氨酸水溶液加入到1mL浓度为10mM的氯金酸水溶液中，调节Ph值至2～11，充分混合，静置反应1h，得到水溶性Au₁₀纳米团簇分子。

所述的水溶性Au₁₀纳米团簇分子由10个金原子构成的金核和包覆在金核表面的组氨酸分子组成，组氨酸分子中的氨基通过强的N-Au化学键合到金核表面。

所述的组氨酸的分子结构式为：

本发明与现技术相比，具有的有益效果：

1)组氨酸诱导生成Au₁₀纳米团簇分子是目前国际上第一次制备出以Au₁₀纳米团簇为主要产物的方法，该团簇具有荧光量子效率为8.78％的蓝绿色荧光，荧光量子效率在国际上处于较高水平；

2)Au₁₀纳米团簇的制备过程具有稳定性和普适性的特点，产物不受制备过程中反应物起始浓度比、溶液酸碱度和温度的影响；

3)制备水溶性金纳米团簇的方法简单，通过一步反应即可制得Au₁₀纳米团簇，极大地简化了金属团簇的制备过程，使其大规模制备成为可能，加速了其在各个领域的应用；

4)制备得到的Au₁₀纳米团簇表面被生物分子包覆，提高了纳米材料的生物相容性，使得其在生物领域的应用成为可能。

附图说明

图1为本发明Au₁₀纳米团簇紫外可见吸收光谱；

图2为本发明Au₁₀纳米团簇荧光光谱；

图3为本发明Au₁₀纳米团簇X射线光电子能谱；

图4(a)为本发明Au₁₀纳米团簇表面包覆2个组氨酸的质谱；

图4(b)为本发明Au₁₀纳米团簇表面包覆6个组氨酸的质谱。

具体实施方式

水溶性Au₁₀纳米团簇分子的制备方法包括如下步骤：

1)将组氨酸溶于水中，搅拌，得到浓度为0.0033～0.2M的组氨酸水溶液；

2)将氯金酸溶于水中，搅拌，得到浓度为10mM的氯金酸水溶液；

3)3mL浓度为0.0033～0.2M的组氨酸水溶液加入到1mL浓度为10mM的氯金酸水溶液中，调节Ph值至2～11，充分混合，静置反应1h，得到水溶性Au₁₀纳米团簇分子。