毕业论文——以芦丁为原料的金纳米粒子的合成

以芦丁为原料的金纳米粒子的合成JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 以芦丁为原料的金纳米粒子的合成 学 院： 食品科学与工程学院 姓 名： 学 号： 专 业： 食品质量与安全 班 级： 食安 指导教师： 职 称： 年 月目 录摘要IAbstractII引言31 材料与方法41.1 材料与仪器41.2 实验方法41.2.1 试剂的配制41.2.2 金纳米粒子的合成51.2.3反应体系中芦丁浓度的选择51.2.4 反应条件的优化61.2.5 金纳米粒子的红外光谱61.2.6 金纳米粒子的pH稳定性和放置稳定性72 结果与讨论72.1 金纳米粒子的合成72.2 反应体系中芦丁使用量的选择82.3 反应条件的优化82.3.1 pH值对反应体系的影响82.3.2温度对反应体系的影响92.3.3 时间对反应体系的影响102.4 金纳米粒子性质表征112.4.1金纳米粒子红外表征113 结论11参考文献12致谢13怎么又是第一页了？摘要 本文以芦丁为原料还原氯金酸，合成金纳米粒子。利用单因素轮换法优化了反应条件。利用紫外可见分光光度计测定金纳米粒子的吸收光谱。使用红外分光光度计测定红外光谱。并研究了金纳米粒子的pH稳定性和放置稳定性。试验结果表明，固定氯金酸用量为0.2mL，反应的最佳条件为：反应温度70，提取时间45分钟，pH6.80，芦丁浓度是310-3M.，紫外光谱显示，金纳米粒子的最大吸收峰位于535nm，红外光谱结果表明芦丁中OH、C=O等官能团参与了金纳米粒子的还原，且氧化产物吸附在金纳米粒子的表面。关键词：芦丁；金纳米粒子；紫外光谱；红外光谱 18怎么又是第一页了？Abstract This paper, taking rutin as raw material to restore gold chloride acid, synthesis of gold nanoparticles.The reaction conditions were optimized by single factor rotation method.Using the uv-vis spectrophotometer determination of gold nanoparticles absorption spectra.Using infrared spectrophotometer determination of infrared spectrum.And studied the stability of the pH value of the gold nanoparticles and placed stability.The test results show that the fixed gold chloride acid dosage of 0.2 mL, the best reaction conditions are as follows: reaction temperature 70 , extracting time, 45 minutes pH6.80, rutin concentration is 3 x 10-3 m., ultraviolet spectrum showed that the maximum absorption peak at 535 nm of gold nanoparticles, ftir results indicate that rutin in OH, C = O functional groups to participate in the reduction of gold nanoparticles, and oxides adsorbed on the surface of gold nanoparticles,.PH stability and placed stability results show that the method of synthesis of gold nanoparticles under different pH environment is unstable, the lower the pH, the lower the intensity of ultraviolet absorption peak of gold nanoparticles.Placed for a long time to also is not absolute stability at room temperature, 1 to 15 day period, placed in the ultraviolet absorption peak intensity of gold nanoparticles increases with time slow down.Key words: rutin;Gold nanoparticles.Ultraviolet spectrum;Infrared spectrum14引言 芦丁（Rutin）亦称“路丁”、“芸香苷(rutinoside)”或紫槲皮苷等，其化学名为: 3,3，4，,5,7-五羟基黄酮-3-O-芸香糖苷或懈皮素-3-O-芸香糖苷。1芦丁是广泛分布于自然界植物中的一种具有代表性的黄酮类化合物，具有消炎、抗氧化、延缓衰老、抗癌等多种生理功效。2黄酮由于能够提供电子或氢原子，可以用来清除活性氧分子，是极好的天然抗氧化剂、还原剂。黄酮能够通过羰基或电子吸附在纳米金的表面。这一相互作用机制将酮类转换成羰基酸，从而起到对金属离子的还原作用，这些性质使得黄酮成为合成纳米金的极好的还原剂与稳定剂这些性质使得黄酮成为合成金纳米的极好的还原剂与稳定剂。3 金纳米粒子，是黄金的纳米级颗粒，呈黑色，可用于医学成像技术、也可用于化工类金属涂层。与块状金不同，黄金纳米粒子的价带和导带是分开的。当金粒子尺寸足够小时，会产生量子尺寸效应，引起黄金纳米粒子向绝缘体转化，并形成不同能级间的驻电子波。4若其能级间隔超出一定的范围并发生单电子跃迁时，将表现出特殊的光学和电子学特性，这些性质在晶体管、光控开关、传感器方面都有潜在的应用前景。纳米金独特的化学性质使得它成为极具应用于生物领域潜质的纳米材料。纳米金若要应用在生物领域，制备得到无毒的具有洁净表明的纳米金的绿色合成方法至关重要。环境友好的溶剂体系是实现合成无毒洁净纳米金目标的标准。4本试验以芦丁为原料通过水浴加热还原氯金酸得到金纳米粒子，通过单因素实验通过扫描其吸光光谱得出最佳反应工艺，并试验了金纳米粒子的pH稳定性和放置稳定性。研究生成的金纳米粒子是否是能够稳定保存。通过测定红外光谱确定芦丁与金纳米粒子的生物基团的变化，研究芦丁生成金纳米粒子的反应机制。 1 材料与方法1.1 材料与仪器表1 材料与仪器名称规格生产厂家芦丁分析纯西陇化工股份有限公司氢氧化钠分析纯天津市永大化学试剂有限公司醋酸分析纯江苏强盛化工有限公司硼酸分析纯西陇化工股份有限公司磷酸分析纯天津市永大化学试剂开发中心氯金酸分析纯凯玛生化有限公司紫外可见光分光光度计SPECORD200德国耶拿分析仪器股份公司数显恒温水浴锅HH-4国华电器有限公司恒温磁力搅拌器90-1上海沪西分析仪器厂有限公司红外分光光度计NICOLET IS5Thermo SCIENTIFIC仪器有限公司1.2 实验方法1.2.1 试剂的配制芦丁标准液的配制：准确称取在120下干燥至恒重的芦丁样品366mg，并将其置于 250mL容量瓶中，加入少量的0.2M氢氧化钠溶液，进行溶解，放置冷却，等其溶解完全，加蒸馏水定容至标准刻度，制成浓度为310-3M的芦丁标准液，摇匀备用。芦丁稀释液的配制：取5mL芦丁标准液，加入到50mL容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，制成浓度为310-4M的芦丁稀释液。 B-R缓冲溶液A液的配制：用天平分别称取1.2g的醋酸，1.24g的硼酸，1.96g的磷酸，将其置于500mL容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，摇匀备用。 B-R缓冲溶液B液的配制：准确称取2g氢氧化钠，将其置于250mL容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，摇匀备用。 pH=2.21B-R溶液的配制：量取50mL的B-R缓冲溶液A液，加入5mLB-R缓冲溶液B液，摇匀备用。 pH=4.10B-R溶液的配制:量取50mL的B-R缓冲溶液A液，加入12.5mLB-R缓冲溶液B液，摇匀备用 pH=6.80B-R溶液的配制:量取50mL的B-R缓冲溶液A液，加入25mLB-R缓冲溶液B液，摇匀备用 pH=9.15B-R溶液的配制:量取50mL的B-R缓冲溶液A液，加入35mLB-R缓冲溶液B液，摇匀备用 pH=11.20B-R溶液的配制：量取50mL的B-R缓冲溶液A液，加入42.5mLB-R缓冲溶液B液，摇匀备用 pH=11.92B-R溶液的配制：量取50mL的B-R缓冲溶液A液，加入48.75mLB-R缓冲溶液B液，摇匀备用氯金酸溶液的配制；取1g氯金酸结晶置于100mL容量瓶中，加蒸馏水定容至标准刻度，放置于冰箱中保存。1.2.2 金纳米粒子的合成 取1支比色管，加入1mL的pH=6.8的BR缓冲溶液，再向这支比色管中加入0.5mL的芦丁标准液，震荡摇匀后再分别加入0.2mL的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至5mL，震荡摇匀，放入70水浴锅中水浴加热1h，另做不加氯金酸和不加芦丁溶液的空白，取出冷却至室温，观察反应现象，并用紫外分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光谱。1.2.3反应体系中芦丁浓度的选择取7支比色管，分别往其中加入1mL的pH=6.80的B-R缓冲溶液，再分别加入芦丁量为310-9g，310-8g，4.510-8g，610-8g，1.510-7g，2.410-7g，310-7g的芦丁溶液，震荡摇匀后再分别加入0.2mL的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至5mL，震荡摇匀，比色管放入70水浴锅中水浴加热1h，取出冷却至室温，用紫外分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光谱。 1.2.4 反应条件的优化1.2.4.1 pH值对反应体系的影响取6支比色管，分别往其中加入1ml的pH=2.21，4.10，6.80，9.15，11.20，11.92的B-R缓冲溶液，再向这6支比色管中加入芦丁溶液，震荡摇匀后再分别加入0.2mL的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至5mL，震荡摇匀， 放入70水浴锅中水浴加热1h，取出冷却至室温，并用紫外分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光谱。选择最优pH。1.2.4.2 温度对反应体系的影响 取5支比色管，分别往其中加入1mL的B-R缓冲溶液，再向这5支比色管中加入芦丁溶液，震荡摇匀后，再分别加入0.2mL的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至5mL，震荡摇匀，分别放入温度为50，60，70，80，90水浴锅中水浴加热1h，取出冷却至室温，观察反应现象，并用紫外分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光谱。选择最优反应温度。1.2.4.3 反应时间对纳米金合成的影响取5支比色管，分别往其中加入1mL的B-R缓冲溶液，再向这5支比色管中分别加入芦丁溶液，0.2mL的氯金酸溶液，加蒸馏水定容至5mL，震荡摇匀，将5支比色管放入70水浴锅中分别水浴加热10，30，45，60，90min，取出冷却至室温，观察反应现象，并用紫外分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光谱。选择最优反应时间。1.2.5 金纳米粒子的红外光谱反应制作出金纳米粒子样品，装入预处理过后的透析袋（截留分子量8000-14000）中，将透析袋放在装有蒸馏水的烧杯中，将烧杯放在磁力搅拌器上透析48h,透析完后将透析液用烧杯装好放在-18的冰箱内冷冻一晚上，将透析液冻好后，放入冷冻干燥机中冷冻干燥24h，冷冻干燥过后，用芦丁与金纳米粒子分别与溴化钾晶体研磨后制成压片，使用红外分光光度计测定其红外吸收光谱。1.2.6 金纳米粒子的pH稳定性和放置稳定性（1） pH稳定性 根据1.2.3四个单因素实验得出的最佳反应条件进行反应，取6支比色管，再分别取0.5mL反应液于这6支比色管中，分别用pH=2.21，4.10，6.80，9.15，11.20，11.92的B-R缓冲溶液定容至5mL，另取0.5mL反应液加水定容至5mL作为空白对照。用紫外分光光度计分别测量波长为400-800nm范围的吸收光谱。（2）放置稳定性 根据1.2.3四个单因素实验得出的最佳反应条件进行反应，用紫外可见分光光度计测量波长为400-800nm范围的吸收光谱，测完后，回收反应液，每隔5天测定一次，一共测定4次。2 结果与讨论2.1 金纳米粒子的合成 图1a 图1b图1a为金纳米粒子及空白组的紫外光谱，图中曲线1，2，3分别为加氯金酸和芦丁的反应液，不加氯金酸加芦丁的反应液和不加芦丁加氯金酸的反应液的紫外吸光度曲线；图1b为金纳米粒子及空白组的试验现象，三支比色管从左往右分别与曲线1，2，3对应。 用芦丁和氯金酸ph=6.8的反应环境中水浴加热，反应结果如图2所示。反应液的颜色变成酒红色，不加氯金酸的反应液的颜色变成浅黄色，不加芦丁的反应液的颜色是无色透明的。利用紫外分光光度计对反应液的可见光区400-800nm进行波长扫描，生成物紫外扫描工作曲线如图1所示，两组空白实验的吸收光谱都是没有出现吸收峰的，而加了芦丁与氯金酸的混合溶液在528nm处出现了紫外特征吸收峰。由此可以判断芦丁和氯金酸的反应可以生成金纳米粒子。2.2 反应体系中芦丁使用量的选择图 1a 图 2b 图2a为不同芦丁用量的反应液的紫外光谱，曲线1至7的反应液中芦丁含量依次为310-9g，310-8g，4.510-8g，610-8g，1.510-7g，2.410-7g，310-7g，图 2b表示不同芦丁使用量的反应液的最大吸收峰位置。从图2a，图2b可以看出，当芦丁用量为310-9g，310-8g，4.510-8g时，反应液的紫外吸收峰都很小，且最大吸收峰强度为682，565，568nm。这是因为反应的芦丁用量太少，导致还原氯金酸不完全，生成金纳米粒子的量太少。当芦丁使用量为610-8g，1.510-7g，2.410-7g，310-7g时，生成的金纳米粒子紫外吸收峰强度基本没有变化，最大吸收峰位置也都在520-530nm之间。可以认为芦丁用量大于610-8g时，可以反应生成金纳米粒子，当芦丁使用量为610-8g，2.410-7g，310-7g时，吸收峰的峰宽较芦丁用量为1.510-7g时的宽，故选用1.510-7g为最佳反应物用量。2.3 反应条件的优化2.3.1 pH值对反应体系的影响 图 2a 图 3b 图 3a为不同pH环境下得到的反应液的紫外光谱，图 3b表示不同pH环境下反应液的最大吸收峰位置。由图3a、图3b可看出，使用不同pH的缓冲溶液会导致最大吸收峰液出现在不同波长范围，当缓冲pH=2.21，4.1时，生成的金纳米粒子的紫外吸收峰强度很小，且最大吸收峰位置在548nm和544nm，当缓冲溶液pH=6.8时，合成物紫外吸收峰强度最大，最大吸收峰在535nm，当缓冲溶液的pH在碱性的时候，生成的金纳米粒子的紫外吸收峰强度较pH=6.8的小，且峰的宽度较宽，最大吸收峰位置低于530nm，可能是金纳米粒子之间发生了聚合，可以认为，如果反应环境过酸或过碱，会对芦丁和氯金酸的反应体系造成影响，金可能与H+或OH-离子生成复合物。导致反应生成的金纳米粒子不够稳定或者反应不够完全。3故选用ph=6.80为最适pH。2.3.2温度对反应体系的影响 图 4a 图 4b 图 4c图 5a 为不同水浴温度下得到的反应液的紫外光谱，图4b 表示不同水浴温度下反应液的最大吸收峰位置，图4c 为不同温度下得到的实验现象，从左到右反应液颜色逐渐变深，反应温度分别为50，50，60，70，80，90。由图4a可以看出在不同的反应温度的条件下，合成的金纳米粒子的紫外吸收光谱，随温度的升高而升高，由图4c可以看出，反应得到的金纳米粒子溶液的颜色由浅红色逐渐变成酒红色到紫红色。由图4b结果可以看出，5种反应条件下，反应生成的金纳米粒子的紫外最大吸收峰的位置基本没有发生变化，都在525nm左右，随着温度升高，在70水浴时紫外吸光度的最大吸收峰强度最大，温度达到80后，紫外吸收峰强度下降较大，这可能是由于温度较高时，金纳米粒子容易发生聚沉，或者是抑制了芦丁的活性，影响了反应进行。故选择70为最佳水浴温度5。2.3.3 时间对反应体系的影响 图 6a 图 5b 图 5c 图 7a 为不同反应时间下得到的反应液的紫外光谱，图 5b表示不同反应时间下反应液的最大吸收峰位置，图5c是不同反应时间下得到的实验现象。如图5c所示，从反应开始到45min，混合溶液颜色由浅红色逐渐变成酒红色，45min之后，反应溶液的颜色保持酒红色不再发生变化，说明反应体系基本稳定。图5a，图5b结果表明，不同反应时间下的金纳米粒子的最大吸收峰位置都在525nm左右。纳米金合成的紫外最大吸收峰值随时间的增大而增大，金纳米粒子浓度不断增大，但在45min分钟后趋于达到稳定，90min时的吸收峰强度与45min时的强度几乎相同，且90min时，最大吸收峰的峰宽更宽。因此可以选择45min为最佳反应时间。2.4 金纳米粒子性质表征2.4.1金纳米粒子红外表征 图 8a 图 7b 图 9a 为芦丁的红外光谱，图7b 为金纳米粒子的红外光谱。由如图7a，图7b可以看出，芦丁的吸收带在，1135cm-1，1366cm-1，1638cm-1，3440cm-1。金纳米粒子的吸收带在1142cm-1，1376cm-1，1634cm-1，3466cm-1，比较图7a，图7b可以发现是芳香环上的C=C，C=O伸长引起的吸收带1638cm-1减至1634cm-1，可能是由于黄酮上C环上的C=O的转换及分子内氢键形成引起的，由苯环上羟基拉伸振动引起的吸收带由3440cm-1增至3466cm-1，1135cm-1和1366cm-1分别是COOH和CO键的振动引起的吸收带，1135cm-1增至1142cm-1说明羟基参与了反应。43 结论 论文采用芦丁作为原料通过水浴加热的方法合成金纳米粒子，证明以芦丁为原料可以还原氯金酸生成金纳米粒子。合成使用的芦丁浓度为310-3M。合成的金纳米粒子溶液为酒红色。 利用单因素实验，通过测定紫外特征光谱探讨了氯金酸与芦丁反应生成金纳米粒子的最佳反应条件。结果表明，最佳的反应条件为：1mL的pH=6.8的B-R缓冲溶液，0.5mL的芦丁标