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研究生:許宏瑋
研究生(外文):Hung-Wei Shiu
論文名稱:在氧化還原反應中配位基保護金奈米粒子穩定性機制之探討
論文名稱(外文):Mechanism study on the stability of ligand-protected gold nanoparticles in redox reactions
指導教授:鄧金培
口試委員:呂世伊吳俊弘
口試日期:2011-06-23
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:化學學系碩士班
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:金奈米粒子氧化還原反應硫醇交換
外文關鍵詞:gold nanoparticleredox reactionsthiol exchange
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在本論文中,利用不同硫醇保護基進行表面修飾金奈米粒子,硫醇保護基可分為兩類,一為含羧酸根的硫醇基,DL-mercaptosuccinic acid (MSA),Meso-2,3-dimercaptosuccinic acid,4-mercaptobenzoic acid,二為中性的烷基硫醇,四烷基硫醇和十二烷基硫醇。在進行氧化及還原反應的過程,MSA會不可逆的脫附從金奈米粒子的表面,然而四烷基硫醇和十二烷基硫醇卻不會發生此現象。在溶液中的保護基與金奈米粒子表面保護基之交換實驗中,烷基硫醇修飾的金奈米粒子沒有與溶液中的MSA交換,但可能有雙硫醇產物的形成,此產物的形成可能與金奈米粒子和O2 有關。最後,催化的實驗發現,未修飾的金奈米粒子催化效果最好,MSA修飾的金奈米粒子次之,烷基硫醇修飾的金奈米粒子則最差。

Several protecting molecules were employed to modify the surface of gold nanoparticles (AuNPs). The extra functional groups of the protecting thiol molecules used are both carboxylice acid and alkane in the other end. DL-mercaptosuccinic acid, meso-2,3-dimercaptosuccinic acid, and 4-mercaptobenzoic acid are included in the former. The latter contains of 1-butanethiol and 1-dodecanethiol. Furthermore, the activities of the thiol-protected gold nanoparticles were studied in redox reactions. MSA irreversibly desorbed from the surface of the AuNPs in the process. But the similar phenomenon could not be observed for 1-butanethiol and 1-dodecanethiol. In the thiol-exchange reaction for free thiol in solution and thiol-protected AuNPs, alkyl thiol-modified gold nanoparticles did not exchange with the free MSA, but a product of dithiol could be formed. The formation of could be related to both gold nanoparticles and O2. Finally, the catalytic experiments show that AuNPs has the highest catalytic activity compared with MSA-modified AuNPs and alkyl-thiol modified AuNPs with the poor activity.

目錄
第一章 緒論 <1>
1.1前言<1>
1.2奈米粒子的製備 <7>
1.3金奈米粒子的修飾 <12>
1.4毛細管電泳原理與應用 <16>
1.5研究目的 <26>
第二章 實驗部分 <27>
2.1化學藥品 <27>
2.2實驗儀器 <29>
2.3實驗步驟 <31>
第三章 結果與討論 <36>
3.1 金奈米粒子表面修飾硫醇分子對其電泳遷移的影響 <36>
3.2氧化劑和還原劑對飽和修飾金奈米粒子的影響 <45>
3.3溶液中的保護基與金奈米粒子表面保護基之交換<63>
3.4催化反應 <69>
3.5結論 <79>
3.6參考資料 <81>
表目錄
表1-1. 奈米尺寸與表面積和表面原子數之關係 <2>
表1-2. 常用界面活性劑的臨界微包濃度 <11>
表1-3. 毛細管電泳常用偵測器 <19>
表3-1. 不同硫醇的飽和修飾量和遷移時間 <45>
表3-2. 不同羧酸根硫醇基的脫附藉由添加不同次數的還原劑 <47>
圖目錄
圖1-1. 金屬在不同尺度下的能帶圖(a)原子態(b)奈米尺度(c)塊材 <3>
圖1-2. 電子受到光激發產生偶極震盪圖 <4>
圖1-3. 不同尺寸的金奈米粒子UV-Vis吸收光譜圖 <5>
圖1-4. 金奈米粒子聚集和分散 <5>
圖1-5. 金奈米粒子應用於DNA檢測 <6>
圖1-6. 利用Hg2+吸附硫醇使奈米粒子沒有保護劑而相互聚集 <6>
圖1-7. 界面活性分子概圖 <9>
圖1-8. 陰離子型: Sodium dodecyl sulfate ( SDS ) <9>
圖1-9. 陽離子型: Cetyltrimethylamonium bromide ( CTAB ) <10>
圖1-10. 兩性離子型: Sodium lauroamphoacetate <10>
圖1-11. 非離子型: Polyethylene glycol <10>
圖1-12. (a) 逆微胞 (b) 正微胞 <11>
圖1-13. 膠體粒子電雙層及能量分佈示意圖 <13>
圖1-14. 電荷穩定奈米粒子 <13>
圖1-15.螢光標示DNA斷裂示意圖 <15>
圖1-16. 毛細管電泳裝置圖 <18>
圖1-17. 毛細管內壁Si-OH解離 <19>
圖1-18. 電滲透流 <20>
圖1-19. (a)平板流(b)拋物線流 <21>
圖1-20. 淨遷移率為電滲透流遷移率加上電泳流遷移率的結果 <22>
圖1-21. 帶不同電荷的溶質在毛細管分離概圖 <23>
圖1-22. CZE的分離概圖(a)分離前(b)分離後 <24>
圖1-23. MEKC分離機制及分離時間 <25>
圖3-1. 不同劑量MSA修飾金奈米粒子的電泳圖 <37>
圖3-2. 不同劑量DMSA修飾金奈米粒子的電泳圖 <39>
圖3-3. 不同劑量MBA修飾金奈米粒子的電泳圖 <40>
圖3-4. DNA修飾金奈米粒子的電泳圖 <42>
圖3-5. 不同劑量C4-SH修飾金奈米粒子的電泳圖 <43>
圖3-6. 不同劑量C12-SH修飾金奈米粒子的電泳圖 <44>
圖3-7. NaBH4還原MSA-AuNP的電泳圖 <46>
圖3-8. NaBH4還原過量DNA的電泳圖 <48>
圖3-9. H2O2 氧化MSA-AuNP的電泳圖 <49>
圖3-10. I2氧化MSA-AuNP的電泳圖 <50>
圖3-11. AuNP和MSA-AuNP加I2後的UV-Vis吸收光譜圖 <50>
圖3-12. 添加NaBH4 對MSA-AuNP與MSA的影響 <51>
圖3-13. MSA和MSA-AuNP平衡後的電泳圖 <52>
圖3-14. MSA-AuNP脫附MSA推測機制圖 <54>
圖3-15. NaBH4還原MSA的機制圖 <54>
圖3-16. NaBH4還原C4-AuNP的電泳圖 <56>
圖3-17. H2O2氧化C4-AuNP的電泳圖 <56>
圖3-18. I2氧化C4-AuNP的電泳圖 <57>
圖3-19. AuNP和C4-AuNP加I2 後的UV-Vis吸收光譜圖 <58>
圖3-20. NaBH4還原C12-AuNP的電泳圖 <59>
圖3-21. H2O2氧化C12-AuNP的電泳圖 <60>
圖3-22. I2氧化C4-AuNP電泳圖 <61>
圖3-23. AuNP和C12-AuNP加I2 後的UV-Vis吸收光譜圖 <61>
圖3-24. NaBH4還原C4-AuNP機制圖 <62>
圖3-25. C4-AuNP與MSA交換的電泳圖 <65>
圖3-26. C12-AuNP與MSA交換的電泳圖 <66>
圖3-27. C4-AuNP與MSA電泳圖 <67>
圖3-28. MSA-AuNP、C4-AuNP、C12-AuNP與MSA的電泳圖 <68>
圖3-29. MSA-AuNP、C4-AuNP、C12-AuNP與MSA、O2示意圖 <69>
圖3-30. AuNP-特徵吸收峰變化的UV吸收光譜圖 <71>
圖3-31. MSA-AuNP-特徵吸收峰變化的UV吸收光譜圖 <72>
圖3-31. MSA-AuNP-特徵吸收峰變化的UV吸收光譜圖 <73>
圖3-32. C4-AuNP-特徵吸收峰變化的UV吸收光譜圖 <74>
圖3-33. C12-AuNP-特徵吸收峰變化的UV吸收光譜圖 <75>
圖3-34. AuNP-C4-AuNP-特徵吸收峰變化的UV吸收光譜圖 <76>
圖3-35. AuNP-C12-AuNP-特徵吸收峰變化的UV吸收光譜圖 <76>
圖3-36. AuNP、MSA-AuNP、C4-AuNP催化反應途徑示意圖 <77>





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