[[alternative]]Preparation and application of core-shell gold-silver nanoparticles

碩士[[abstract]]探討在陰離子界面活性劑中金奈米粒子的銀殼成長機制與這些金屬粒子的穩定性。我們以SDS-AuNPs做為晶種溶液，並加入硝酸銀與維生素C，然而銀離子不會被還原，而是分別吸附在SDS-AuNPs表面、SDS單體以及SDS微胞，導致SDS-AuNPs聚集。為了改善維生素C的還原能力，我們在溶液內添加NaOH，則銀殼會在金奈米粒子表面成長。此外，溶液內添加EDTA做為螯合劑，目的是為了避免SDS與銀離子產生交互作用，此作用會增加銀奈米粒子形成之機率。在SDS-AuNPs溶液內依序加入EDTA、NaOH、AgNO3與AA，再加入數次AgNO3與AA的方法，可以讓金核表面包覆的銀殼均勻度較佳。另一方面，若添加數次NaBH4至SDS-Au@AgNPs溶液內，銀殼會受到影響而分解。最後，SDS-AuNPs溶液內含銀離子莫爾數為2.54 x 10-7至25.4 x 10-7時，硝酸銀莫爾數與吸收波長470 nm的吸收強度成正比，可得到一檢量線，應用於偵測未知溶液內的銀離子濃度。[[abstract]]Mechnism of the growth of silver shells on the gold nanoparticles and the stability of these metal particles are studied in anionic surfactant solutions. Silver nitrate and ascorbic acid were added to the SDS-AuNPs seed solution. Silver ions were not reduced but adsorbed on SDS-AuNPs surfaces, the SDS monomer and SDS micelles, which led to the aggregation of SDS-AuNPs. To improve the reducing ability of ascorbic acid , NaOH was added and resulted in the growth of silver shells on the surface of AuNPs. Further, EDTA is used as the chelating agent to prevent the interaction of SDS and silver ions which could enhanced the probability of AgNPs formed in the solution. For coating a thicker layer of silver, EDTA solution, NaOH solution, silver nitrate solution and ascorbic acid solution were sequentially added to SDS-AuNPs solution at first. Then, the addition of silver nitrate solution and ascorbic acid solution were repeatedly followed. On the other hand, decomposition of the outer silver shell was observed when extra NaBH4 agents were added to SDS-Au@AgNPs solution. Finally, a calibration curve of silver is stablished in the range of 2.54 - 25.4 x 10-7 mole based on the inetnsity of th absorption peak at 470 nm, which could be applied to detect the concentration of silver ions in the unknown solution.[[tableofcontents]]中文摘要.................................................Ⅰ 英文摘要.................................................Ⅱ 目錄.....................................................Ⅲ 表目錄...................................................Ⅴ 圖目錄...................................................Ⅴ 第一章 緒論 ............................................1 1.1 前言..............................................1 1.2 奈米粒子的製備....................................4 1.3 複合奈米粒子簡介..................................7 1.4 EDTA 簡介........................................9 1.5 氧化還原電位簡介.................................10 1.6 毛細管電泳簡介...................................11 1.7 研究目的 ........................................18 第二章 實驗部分 ......................................19 2.1 化學藥品.........................................19 2.2 實驗儀器.........................................20 2.3 金奈米粒子與銀奈米粒子的合成.....................22 2.4 金銀核殼型奈米粒子的合成.........................24 2.5 在超純水及純保護劑中還原銀奈米粒子...............25 2.6 金奈米粒子與銀奈米粒子加入還原劑.................25 2.7 金銀核殼型奈米粒子加入還原劑.....................26 第三章 結果與討論 .....................................27 3.1 金奈米粒子與銀奈米粒子的性質鑑定.................27 3.2 金銀核殼型奈米粒子的性質鑑定 ...................30 3.3 金奈米粒子與銀奈米粒子的穩定性探討 .............55 3.4 金銀核殼型奈米粒子的穩定性探討...................57 3.5 金銀核殼型奈米粒子的應用.........................58 3.6 金銀核殼型奈米粒子的反應機構.....................59 第四章 結論...........................................61 第五章 參考資料.......................................63 表目錄 表3.1 在SDS-AuNPs 溶液內製備金銀核殼奈米粒子之實驗條件列(a) 所有實驗條件列表 (b)代碼對應項目表.................30 表3.2 加入不同莫爾數NaOH 製備金銀核殼奈米粒子之顏色變化 表................................................ 36 圖目錄 圖1.1 不同尺寸的金奈米粒子有不同震盪波長..................4 圖1.2 十二烷基硫酸鈉(Sodium dodecyl sulfate，SDS)結構.....6 圖1.3 金銀合金奈米粒子的銀離子濃度增加會發生藍位移的現象..8 圖1.4 金核包覆不同厚度的銀殼之吸收光譜圖..................8 圖1.5 乙二胺四乙酸結構式..................................9 圖1.6 電腦模擬乙二胺四乙酸錯合物之立體結構................9 圖1.7 毛細管電泳裝置圖...................................13 圖1.8 毛細管電泳分離樣品的模擬圖.........................15 圖1.9 CZE 的分離模擬圖...................................17 圖2.1 CE 進樣模擬圖......................................20 圖2.2 SDS-AuNPs 製備模擬圖...............................23 圖2.3 pyrene-SDS-AuNPs 製備模擬圖........................23 圖2.4 AgNPs 製備模擬圖...................................24 圖2.5 Au@AgNPs 製備模擬圖...............................25 圖2.6 SDS-AuNPs 內加入硼氫化鈉之製備模擬圖...............26 圖2.7 AgNPs 內加入硼氫化鈉之製備模擬圖...................26 圖3.1 SDS-AuNPs 在SDS 之TEM 圖.........................27 圖3.2 pyrene-SDS-AuNPs 之TEM 圖..........................28 圖3.3 不同尺寸的金奈米粒子之吸收光譜圖...................28 圖3.4 20 nm AgNPs 在SDS 之TEM 圖.........................28 圖3.5 (a)吸收光譜圖 (b)全光譜圖的銀奈米粒子...............29 圖3.6 不同大小的金奈米粒子與銀奈米粒子之電泳圖，偵測波長254 nm................................................29 圖3.7 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在混合硝酸銀並 加入不同種類還原劑的SDS-AuNPs....................33 圖3.8 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在加入NaOH 調 整溶液pH值的SDS-AuNPs............................34 圖3.9 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在加入濃度較低 的NaOH 於SDS-AuNPs(含EDTA)溶液內................37 圖3.10 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在加入不同體積的1N NaOH 的SDS-AuNPs(含EDTA)溶液.............38 圖3.11 (a)吸收光譜圖 (b) 電泳圖，偵測波長254 nm 在同時提高 EDTA 與NaOH 莫爾數的SDS-AuNPs 溶液.............40 圖3.12 (a)吸收光譜圖 (b) 電泳圖，偵測波長254 nm 在改變第二次 包銀條件之SDS-AuNPs (溶液包含EDTA) ...............41 圖3.13 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm (c)全光譜圖在 逐次改變NaOH 莫爾數製備金銀核殼奈米粒子的SDS-AuNPs (溶液包含EDTA) ..................................42 圖3.14 (a)TEM，(b)金(藍線)和銀(紅線)的線分析在逐次改變NaOH 製備的金銀核殼奈米粒子(溶液包含EDTA) ...............43 圖3.15 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm (c)全光譜圖在逐漸提高硝酸銀與AuNPs 的莫爾數比的金銀核殼奈米粒子 (溶 液包含EDTA) ......................................45 圖3.16 (a)TEM，(b)金(藍線)和銀(紅線)的線分析在金銀核殼奈米粒子(溶液包含EDTA) ....................................47 圖3.17(a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在加入EDTA、 NaOH 與硝酸銀的SDS-AuNPs (溶液包含EDTA) .........49 圖3.18 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在加入不同 EDTA 與NaOH 莫爾數並且加入AA 或NaBH4 當還原劑的SDS-AuNPs 溶液..................................50 圖3.19 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在比較使用維生素 C 或葡萄糖當還原劑製備Au@AgNPs (溶液包含EDTA)的差異...............................................51 圖3.20 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在使用 pyrene-SDS-AuNPs 製備金銀核殼奈米粒子 (溶液包含EDTA) 的溶液............................................53 圖3.21 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在 pyrene-SDS-AuNPs 溶液內逐次改變NaOH莫爾數製備金銀核 殼奈米粒子(溶液包含EDTA)溶液.....................54 圖3.22 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在逐次加入 NaBH4的SDS-AuNPs................................56 圖3.23 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長254 nm 在逐次加入 NaBH4 的AgNPs....................................57 圖3.24 (a)吸收光譜圖 (b)電泳圖，偵測波長520 nm 在逐次加入 NaBH4的Au@AgNPs................................58 圖3.25 硝酸銀莫爾數與吸收光譜圖強度之檢量線..............59 圖3.26 金銀核殼奈米粒子反應機構..........................59[[note]]學號: 600180201, 學年度: 10