华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
掉上清液，重复离心3遍，将多余的杂质去除干净，最后一遍离心得到的沉淀用1 mL的氯仿溶解。将两支离心管内纯化后的CdSe/ZnS量子点合并在一起，倒入一只10 mL的离心管中，向该离心管内加入0.5 g的巯基乙酸钠粉末，用锡纸包住，放入摇床，高速振荡12小时。
将样品取出，向其中加入2 mL的水和500 μL的NaOH（20%, w/w）的水溶液，充分震荡，直至混合均匀。将此样品静置20分钟，溶液分为3层。将上层的样品等量放入4支7 mL的离心管；中层的样品等量放入6支1.5 mL的离心管；下层的样品丢弃。将十支离心管都分别加入过量丙酮，在9000 rpm的转速下离心5分钟。倒掉上清液，将沉淀用少量水溶解，再加入过量丙酮进行离心，离心分离重复5遍。最后取2 mL水，将10支离心管中的沉淀溶解并合并。此时溶液应该是澄清透明并且无浑浊的，如果不是，继续用丙酮离心分离。最后将该样品在4 ℃的冰箱中保存，取少量稀释30倍测量其荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、粒径分布和Zeta电位。表征完毕之后，根据Peng小组 [41] 报道的公式，以及测量结果，计算出量子点的浓度。 2.2.6 金纳米颗粒对量子点的淬灭实验
取3支7 mL的离心管，各加入水溶性的CdSe/ZnS量子点1 mL。在第一个离心管内加入2 mL异丙醇；在第二个离心管内加入0.2 mL金纳米颗粒溶液和1.8 mL异丙醇；在第三个离心管内加入1 mL的Au@SiO2纳米颗粒溶液和1 mL异丙醇。充分振荡直至充分混匀，最后利用荧光分光光度计测量这三组样品的荧光光谱。 2.2.7 量子点与Au@SiO2纳米颗粒的连接
将3 mL含有表面氨基化的Au@SiO2颗粒的水溶液倒入一个25 mL的圆底烧瓶，剧烈搅拌。向溶液中加入经过1:10稀释的氨水溶液，直至溶液的pH值到6.5-7.0。再向溶液中加入150 μL，0.2 M的PBS缓冲液以稳定pH值。接着向溶液中加入100 μL的水溶性的CdSe/ZnS量子点以及含有3×10-5 g EDC的水溶液。在室温下继续反应30分钟。反应结束后，将溶液在14000 rpm的转速下离心10分钟，上清液倒入另外一支离心管，合并上清液；将离心分离后的沉淀用少量水溶解，继续重复离心3遍，确保多余的杂质被去除干净，最后一遍的沉淀用3 mL的水溶解。利用荧光分光
18
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
光度测量其荧光光谱。
2.3 结果与讨论
2.3.1 金纳米颗粒的表征
先测量利用Seeded-Growth法制备的金纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱。金纳米颗粒的溶液会对可见光有一定程度的吸收，在确定量子点发射光谱峰值所对应波长的时候，可以根据金纳米颗粒溶液的吸收光谱来判断最后样品自吸收作用的强弱。金纳米颗粒溶液如果在量子点荧光峰值所对应的波长有较强吸收，最后样品中金纳米颗粒会吸收一部分量子点的荧光，所得实验结果就不够准确，即使金纳米颗粒对量子点的荧光有增强作用，它的荧光仍然会被溶液吸收一部分，影响检测效果；反之，金纳米颗粒如果在该波长点没有吸收或者吸收非常弱，量子点发出的绝大多数荧光能够被检测到，此时评价金纳米颗粒对量子点的荧光增强作用较为精准。
3.02.5Absorbance2.01.51.00.50.0400450500550600650700
图2.2 Au seed溶液的紫外-可见吸收光谱
Fig 2.2 The UV-Vis absorption spectra of Au seed solution
Wavelength(nm)图2.2和图2.3分别是通过Seeded-Growth法合成金纳米颗粒的过程中，Au Seed溶液和金纳米颗粒溶液的紫外-可见吸收光谱。从图中可以看到，它们的吸收光谱峰值都在530 nm到540 nm之间，在大于550 nm的波长范围，样品的吸收强度均随着波长的增加明显下降，而当波长增加到575 nm左右时，样品的吸收强度非常小。实验中用到的量子点发射荧光在590 nm左右 [42]，所以当金纳米颗粒和量子点混合时，
19
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
不会由于自吸收作用影响量子点的荧光强度，这是进行后续实验的前提。
1.501.25Absorbance1.000.750.500.250.00400450500550600650700
图 2.3 Seeded-Growth法合成的金纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱
Fig 2.3 The UV-Vis absorption spectra of Au nano-particles through Seeded-Growth method
Wavelength(nm)另外，还可以通过金纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱来评价该纳米颗粒的形状规则程度。已有研究指出[71]，球形的金纳米颗粒的吸收光谱峰值所对应的波长一般在520 nm到550 nm之间，通过改变金纳米颗粒的长宽比，使之变成椭圆、棒状的金纳米颗粒时，可以增大吸收光谱峰值所对应的波长，棒状金纳米颗粒的吸收光峰值所对应的波长有时可以到达650 nm以上。从图2.2和图2.3可以看出，样品吸收光谱的峰值所对应的波长都是位于530 nm到540 nm之间，所以可以推测合成的Au seed溶液以及金纳米颗粒溶液中粒子的形状都是规则的球形。
图2.4 Au seed溶液的粒径分布图
Fig 2.4 The particles size distribution of Au seed solution
图2.4和图2.5分别是通过Seeded-Growth法合成金纳米颗粒的过程中，Au seed溶液和金纳米颗粒溶液的粒径分布图。从图中可以看出，Au seed溶液中金纳米颗粒的粒径在8 nm左右，而通过Seeded-Growth法合成的金纳米颗粒的粒径在25 nm左
20
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
右。所以可以看出，反应中金纳米颗粒的粒径有一个明显增加的过程，也正如这种方法本身的含义，新合成的金纳米颗粒被“种”在了原先合成的、作为“种子”的金纳米颗粒的外层。并且通过粒径分布的比较，可以看出最后合成的金纳米颗粒的粒径具有较高的均一性。
图 2.5 Seeded-Growth法合成的金纳米颗粒的粒径分布图
Fig 2.5 The particles size distribution of Au nano-particles through Seeded-Growth method
图 2.6 Seeded-Growth法合成的金纳米颗粒的Zeta电位图
Fig 2.6 The Zeta potentials of Au nano-particles through Seeded-Growth method
由于后续实验需要对金纳米颗粒进行包被二氧化硅修饰，所以先对它的Zeta电位进行表征，作为后续实验的对比。图2.6是通过Seeded-Growth法合成的金纳米颗粒的Zeta电位图。从图中可以看出，它的Zeta电位主要集中在-40 mV到-50 mV之间，带负电是因为柠檬酸钠的作用。另外可以观察到该金纳米颗粒的Zeta电位很强，通过表面电荷的作用可以在水溶液中保持稳定。有研究表明[68]，当一个纳米颗粒溶液Zeta电位的绝对值大于25 mV时，该纳米颗粒可以在水溶液中稳定地保存。另外，还可以观察到该溶液的Zeta电位分布不是非常集中，可能跟它本身的合成方法有一定关系，所以在后续实验中用二氧化硅包被它，可以弥补这一缺点。
21
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
2.3.2 Au@SiO2及其表面氨基化的表征
为了使金纳米颗粒与量子点连接并相隔一定距离，我们在金纳米颗粒表面上包被了二氧化硅及对包被的二氧化硅表面进行了氨基化修饰。
0.240.22 Au@SiO2 Au@SiO2-NH2Absorbance0.200.180.160.140.12400450500550600650700Wavelength(nm)
图 2.7 Au@SiO2纳米颗粒（实线）和APTES修饰的Au@SiO2纳米颗粒（虚线）的紫外-可见
吸收光谱
Fig 2.7 The UV-Vis absorption spectra of Au@SiO2 (solid line) and Au@SiO2 nano-particles
modified by APTES (dotted line)
图2.7是Au@SiO2纳米颗粒和用APTES处理后的Au@SiO2纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱图。从图中可以看到，包被二氧化硅和表面氨基化修饰都没有改变金纳米颗粒吸收峰值的波长。所以，Au@SiO2纳米颗粒以及APTES处理后的样品都不会对量子点的荧光强度有影响。
图 2.8 Au@SiO2纳米颗粒的Zeta电位图 Fig 2.8 The Zeta potentials of Au@SiO2
从Zeta电位上可以直接看出包被二氧化硅和表面氨基化修饰的效果，因为表面
22