纳米金颗粒的晶种法制备及表征

为还原剂，用化学还原法制备尺寸为5 nm、10 nm、15 nm的单分散纳米金颗粒。以15 nm纳米金颗粒为初级晶种，以柠檬酸钠 为保护剂,用抗坏血酸做还原剂，通过改变氯金酸与晶种的用量,制备不同粒径纳米金颗粒。通过透射电镜和紫外-可见分光 光度计对不同粒径的纳米金颗粒进行表征。结果显示，通过晶种法成功制备了粒径为40 nm、60 nm、80 nmJOO nmJ50 nm和

200 nm的纳米金颗粒，颗粒均一，分散性好，无明显团聚现象。结果表明,晶种法制备的纳米金颗粒粒径均一，质量稳定。关键词:晶种生长法；柠檬酸钠；硼氢化钠；抗坏血酸；纳米金颗粒中图分类号:Q503

文献标志码:A

文章编号：0529 -6005(2019)10-0033 -03Preparation and Characterization of Nano-gold Particles by Seeding MethodZHU Wen-zhuang1, LIU Yi-qun2 , MENG Geng1(1. Veterinary Medicine , China Agricultural University , Beijing 100193 , China ； 2. Instrument Center,College of Life Sciences , Peking University , Beijing 100871 , China )

Abstract ：In order to study the homogeneity and stability of preparing nano-gold particles, a series of nano-gold particles with si­

zes of 5 nm, 10 nm and 15 nm were preliminary prepared by chemical reduction and seed-induced growth methods. This step was ap­

plied by using chloroauric acid as raw material, sodium citrate as protective agent and sodium borohydiide as reducing agent. Then,

nano-gold particles with different sizes were prepared by seeding method, 15 nm nano-gold particles were used as the primary seeding

crystal, sodium citrate was used as the protective agent, and ascorbic acid was used as the reducing agent, the using quantity of chlo­roauric acid and seeding crystal are adjustable parameters. The prepared particles were subsequently characterized by transmission e-

lectron microscopy and ultraviolet-visible spectrophotometer. The results showed that nano-gold particles with particle diameters of 40

nm, 60 nm, 80 nm, 100 nm, 150 nm and 200 nm were successfully prepared. Moreover, the particles have uniform particle size,

good dispersibility and no obvious agglomeration. In conclusion, nano-gold particles prepared by seeding method have uniform parti­cle size and stable quality.Key words: seeding method ； sodium citrate ； sodium borohydride ； ascorbic acid ； nano-gold particlesCorresponding author: MENG Geng , E-mail jng@ cau. edu< cn纳米金颗粒以其良好的导电性、稳定性、生物 且均一性、稳定性不理想。本工作通过晶种生长 法,先以硼氢化钠作为还原剂制备晶种，然后采用

相容性、表面光学特性等,在光学、催化、电子、免疫

诊断、生物传感器、生物影像、药物传送等方面有不

抗坏血酸作为还原剂，通过改变加入氯金酸的用

可替代的作用,近年来生物技术与纳米技术深入结

合研究已经成为生物医学研究的前沿和热点领 域17］。目前,纳米金颗粒制备方法包括液相还原 法、模板法、光化学法、电化学法、微波法、晶种 法［8-山等，其中液相还原法是制备纳米金颗粒的经

量，严格控制抗坏血酸和晶种用量,进一步制备出

粒径更大、表面光滑、粒径均一的球形纳米金颗粒,

并利用透射电镜和紫外-可见分光光度计对不同

粒径的纳米金颗粒进行表征。1材料与方法1.1试剂和仪器 氯金酸（HAuC14 -4H2O,国药集

典方法，目前已报道液相还原法常用的还原剂包括

柠檬酸钠、硼氢化钠、抗坏血酸、白磷、过氧化氢 等陀-⑷，但是此方法制备的胶体金颗粒粒径较小,收稿日期=2019-05-17基金项目：中国农业大学基本科研业务费专项基金作者简介：朱文壮（1986 -）,男,硕士生，研究方向为动物疫 病诊断试剂开发,E-mail: wzzhu2007@ 126. com团化学试剂有限公司）；柠檬酸三钠（隔心6比07 • 2比0,国药集团化学试剂有限公司）；硼氢化钠

（NaBH4 , Sigma公司）；抗坏血酸（C6H8O6，国药集团

化学试剂有限公司）；试验用水为经过超纯水装置

（Milli-Q Advantage公司）净化的二次去离子水，电 阻率Ml8. 2 mQ • cm,25七。UV-Vis吸收光谱采用

通讯作者:孟處,E-mail: mg@ cau. edu. cn

34 中国兽医杂志2019年（第55卷）第10期IMPLEN N50 Touch测得;样品的尺寸、形貌表征采

用FEI Talos 200型透射电子显微镜进行。1.2方法1.2.1晶种纳米金颗粒的制备所用容器用王水

处理，然后用超纯水清洗干净，烘干备用。将1 g氯 金酸溶于50 mL超纯水中配置成母液备用,硼氢化

钠配置成浓度为0. 1 mol/L溶液,现配现用,柠檬酸

三钠配置成浓度为0. 04 mol/L溶液备用。取

250 mL圆底烧瓶，加入100 mL超纯水，然后加入 0. 7 mL氯金酸和1 mL柠檬酸三钠,室温搅拌均匀

后迅速加入4 mL新鲜配置的硼氢化钠溶液,快速搅

拌均匀后调慢搅拌速度,室温继续反应30 min,即可 得到15 nm晶种纳米金颗粒。1.2.2不同粒径纳米金颗粒制备 为获得分散性

好、尺寸均一、性质稳定的不同粒径纳米金颗粒，试

验以15 nm纳米金颗粒为种子，采用晶种生长法，以 柠檬酸三钠为保护剂，以抗坏血酸为还原剂，进一

步生长成不同粒径纳米金颗粒。将100 mL圆底烧瓶置于冰浴环境中，加入 1 mL的晶种，并用超纯水稀释至30 mL,然后加入 0. 225 mL的抗坏血酸作为还原剂，加入0. 03 mL的

柠檬酸三钠作为保护剂，然后快速搅拌均匀。取 0. 15 mL氯金酸，缓慢滴加入圆底烧瓶中，可以观察

到颜色从酒红色变为紫红色，继续搅拌30 min,最终

可获得60 nm纳米金颗粒。按照以上方法，可以分

别制备 40 nmA80 nmA100 nm、150 nm 及 200 nm 纳 米金颗粒。随着纳米金颗粒粒径变大，颜色由酒红 色变为紫红色直至变成砖红色。1.3制备的纳米金颗粒表征 采用FEI Talos 200型

透射电子显微镜对制备的不同粒径的纳米金颗粒进

行尺寸和形貌表征，采用紫外-可见分光光度计在波 长200〜800 nm范围内测定纳米金颗粒的吸收光谱。2结果2.1 UV-Vis吸收光谱表征 图1为不同粒径的纳

米金颗粒的紫外-可见吸收光谱分析。从图中可 以看出，粒径不同的胶体金，其等离子共振吸收峰

的位置不同，随着粒径的增大，其共振吸收峰发生

变大红移。当纳米金颗粒粒径为40 nm时，其紫 外-可见吸收测得其特征吸收峰在524 nm处，当纳

米金颗粒粒径逐渐增大到60、80、100 nm时，纳米 金颗粒的特征吸收峰也随之红移变大，吸收峰由 536 mn逐步红移到549,564 mn,随着纳米金颗粒

粒径的增大，特征吸收峰也变得更宽。当纳米金 颗粒粒径增大到150 ~ 200 nm时，未检测到其特 征吸收峰值。Chinese Journal of Veterinary Medicine图1纳米金颗粒的紫外-可见吸收峰a：40 nm纳米金颗粒吸收峰；b：60 nm纳米金颗粒吸收峰； c：80 nm纳米金颗粒吸收峰；d：100 nm纳米金颗粒吸收峰2.2纳米金颗粒的形貌表征 从封三彩版图2（a）

中可以看出，随着纳米金颗粒粒径从40 nm增大到 200 mn,溶胶颜色从酒红色变为紫红色直至变成砖 红色，纳米金颗粒溶胶颜色澄清透明，说明金颗粒

分散性较好，没有聚集出现。从封三彩版图2（b〜 f）可以观察到，纳米金颗粒的粒径分别为40 nm, 60 nm, 100 nm, 150 nm 和 200 nm,此 5 种粒径的纳

米金颗粒均是以15 nm金颗粒为种子生长所得。随 着纳米金颗粒的粒径增大，其粒径分布绝对值范围

也增大，但其偏差小,纳米金粒子分散性好,表面光

滑，成均匀规整的球形，且分布均匀，边界清晰，未

出现粘连及聚集现象。3讨论纳米金颗粒的制备至今已有几十年的研究历 史,制备粒径均一、分散性好、性质稳定的不同粒径

纳米金颗粒是目前科研工作者亟需解决的热点问

题之一。纳米金颗粒制备主要采用液相还原法，通

过加入还原剂还原氯金酸制备,过程包括直接生长 法和晶种生长法两种方法,制备的胶体金颗粒粒径

大小及均一度均不理想，因此急需建立一种操作简

单方便,制备颗粒均一、稳定的方法。本试验以硼氢化钠为还原剂,柠檬酸钠为保护

剂,制备了 15 nm金颗粒，以15 mn金颗粒为种子, 采用晶种生长法，以抗坏血酸为还原剂，柠檬酸钠

为保护剂,制备了 40 ~200 nm不同尺寸的、分布均 匀的球形纳米金颗粒。通过紫外-可见吸收光谱

验证，随着纳米金粒子粒径增加，纳米金粒子的特

征吸收峰出现红移增大,且峰宽变大。通过扫描电 镜观察，合成的纳米金颗粒成规则球形均匀分布, 分散性好，粒径均一。纳米金颗粒作为检测探针已经应用于核酸、蛋

Chinese Journal of Veterinary Medicine中国兽医杂志2019年(第55卷)第10期

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敏、迅速、适用范围广等特点。本试验制备的纳米

金颗粒具有良好的分散性,粒径均一，性质稳定，可 重复性好,容易规模放大等优点，作为检测探针应

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致现场水质长期不合格，次氯酸消毒采取了次氯酸 发生器安装在机井出水口水源处,解决了水井到水 线之间的管道污染、降低了水源中细菌和霉菌的总

基数，同时次氯酸对肠道菌群无破坏，可以连续饮

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装次氯酸发生器从水源和管理源头解决了水质污

染的问题。用5 mg/L次氯酸处理后的现场水质合 格率98%以上，水质ORP ＞国家饮用水标准，不仅 解决了养殖用水质量问题，同时减少了肠道类抗菌

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e： 150 nm电镜图片；f： 200 nm电镜图片