金纳米粒子对硝基苯酚／硼氢化钠反应体系的催化性能

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文题目：金纳米粒子对硝基苯酚硼氢化钠反应体系的催化性能学 院： 食品科学与工程学院 姓 名： 吴双 学 号： 20134788 专 业： 食品质量与安全 班 级： 食安1302班 指导教师： 杜娟 职 称：讲师 二0 一 七 年 五 月金纳米粒子对硝基苯酚硼氢化钠反应体系的催化性能 目 录摘要IAbstractII引言11 材料与方法21.1 试验材料21.2 主要仪器设备21.3 试验方法21.3.1 试剂的配制21.3.2 香水百合总黄酮提取液的制备31.3.3 金纳米粒子的合成31.3.4 金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠的催化性能31.3.5 金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠的催化性能32 结果与讨论42.1 金纳米粒子的紫外光谱42.2 金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能52.2.1 以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能52.2.2 以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能52.3 金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能62.3.1 以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能62.3.2 以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能73 结论8参考文献9致谢10.摘要本论文以硝基苯酚与硼氢化钠的反应为典型特征反应考察了不同极性黄酮作为还原剂合成金纳米粒子的催化性能。分别用芦丁和香水百合总黄酮提取液与氯金酸反应合成金纳米粒子，再通过硝基苯酚与硼氢化钠的反应来考察金纳米粒子的催化性能。试验结果表明，以芦丁或香水百合总黄酮提取液为还原剂均能生成金纳米粒子，最大吸收峰分别位于522nm和532nm处，以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，在0-3min内完成了催化，以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，在0-5.5min内完成了催化。对于邻硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子，在0-3.5min内完成了催化。以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子，在0-4min内完成了催化。说明无论是以芦丁还是香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子均能催化对硝基苯酚或邻硝基苯酚与硼氢化钠反应的体系。这两种金纳米粒子都具有较强的催化性能，也可用于其他反应的催化中。 关键词：黄酮；硝基苯酚；金纳米粒子；催化性能IIAbstractThis paper studies the catalytic properties of different polar flavones as reductant synthesis gold nanoparticles in response to the reaction of nitrophenol and sodium borohydride. With rutin and perfume lily extract and flavonoids as the acid reaction synthesis of gold nanoparticles, and then by the reaction of nitro phenol with sodium borohydride to examine catalytic properties of gold nanoparticles. Test results show that total flavonoids rutin or perfume lily extract as the reducing agent can generate gold nanoparticles, the maximum absorption peak is located at 522 nm and 532 nm, respectively with rutin as reductant synthesis of gold nanoparticles on the nitro phenol with sodium borohydride reaction system, finish the catalytic in the 0 to 3 min, perfume lily flavonoids extract as the reducing agent synthesis of gold nanoparticles on the nitro phenol with sodium borohydride reaction system, completed the catalytic within 0-5.5 min. In the reaction system of the o-nitrophenol and borohydride sodium, the gold nanoparticles synthesized by lutin for reducing agent were completed in 0-3.5 min. The gold nanoparticles synthesized by the flavonoids, which were synthesized from the flavonoids, were completed in 0-4min. Explain whether or perfume lily flavonoids extract rutin as reductant synthesis of gold nanoparticles can catalytic nitro phenol or neighbouring nitrophenol react with sodium borohydride system. Both of these nanoparticles have strong catalytic properties and can be used in catalysis of other reactions.Key words: flavone; nitrophenol; gold nanoparticles; catalytic activityIV引言金纳米粒子的光学、电子、催化等特殊的物理性质引起了人们研究兴趣和关注，而这些特殊的物理化学性质主要取决于它们的形状、大小和表面形态。近年来已经有许多合成方法可以合成不同大小和形态的金纳米粒子1。众多研究表明植物提取液中的黄酮是用来合成金纳米的主要活性成分。黄酮能够通过羰基或p电子吸附在金纳米的表面2。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金纳米的极好的还原剂与稳定剂3。金纳米因具有大的比表面积，可作为催化剂在还原、氢化、电化学催化和有机反应中表现出高选择性和高活性4。目前，已经有文献报道无论是哪种形状的金纳米粒子都具有催化性能，如金纳米催化材料可分为聚合物基弹性网络、中空球形、核壳型、蛋壳型及其他类型等5，因此也考虑用来研究以不同黄酮为原料合成的金纳米粒子的催化性能。 本论文分别以芦丁和香水百合总黄酮提取液与氯金酸反应合成金纳米粒子，再通过硝基苯酚与硼氢化钠的反应来考察金纳米粒子的催化性能。试验结果表明合成的金纳米粒子对硼氢化钠还原硝基苯酚具有很好的催化作用。1 材料与方法1.1 试验材料试剂名称规格产家磷酸分析纯天津市永大化学试剂有限公司冰乙酸分析纯天津市永大化学试剂有限公司硼酸分析纯天津市永大化学试剂有限公司95%乙醇分析纯天津市大茂化学试剂厂芦丁分析纯上海润捷化学试剂有限公司氢氧化钠分析纯天津市恒兴试剂有限公司硼氢化钠分析纯上海阿拉丁生化科技股份有限公司对硝基苯酚分析纯上海阿拉丁生化科技股份有限公司邻硝基苯酚分析纯上海阿拉丁生化科技股份有限公司百合花试验材料江西农大商业街花店氯金酸分析纯凯玛生化（天津）有限公司1.2 主要仪器设备仪器名称产家SPECORD 200 紫外可见分光光度计德国耶拿分析仪器公司BS224S 电子天平赛多利斯科学仪器（北京）有限公司HH-4数显恒温水浴锅国华电器有限公司移液枪大龙兴创实验仪器(北京)有限公司石英比色皿宜兴市谱析光学元件有限公司1.3 试验方法1.3.1 试剂的配制对硝基苯酚溶液的配制:在分析天平上称取0.0695g的对硝基苯酚，用蒸馏水溶解并定容至50mL，配制成浓度为110-2M的储备液,避光保存。邻硝基苯酚溶液的配制:在分析天平上称取0.0695g的邻硝基苯酚，用蒸馏水溶解并定容至50mL，配制成浓度110-2M的储备液，避光保存。 硼氢化钠溶液的配制:在分析天平上称取0.1892g的硼氢化钠，用蒸馏水溶解并定容至50mL，配制成浓度110-1M溶液，现配现用。芦丁的配制；在分析天平上称取0.1832g芦丁干品，用蒸馏水溶解并定容到100mL，再向其加入4mL的NaOH使其充分溶解，即可得到310-3M的芦丁样品。B-R缓冲液A液的配制:在分析天平上称取0.98g的磷酸、0.618g的硼酸、0.6g的醋酸用蒸馏水溶解并定容到250mL，即可配置成0.04mol/L磷酸、硼酸和醋酸。B-R缓冲液B液的配制：在分析天平上称取0.1g的氢氧化钠用蒸馏水溶解并定容到100mL，即可配制成0.2mol/L的NaOH。PH=6.8缓冲溶液的配制使用时用0.2mol/LNaOH溶液调至，在100mL磷酸、硼酸和醋酸三种酸的混合液中，向其中加入50mL氢氧化钠即可调至成PH=6.8 B-R缓冲液。1.3.2 香水百合总黄酮提取液的制备准确称取0.5g干燥后的香水百合粉末，以70%乙醇水溶液为提取剂，料液比为1:30，在50下水浴提取1.5h，过滤，提取液以70%乙醇定容至100mL。1.3.3 金纳米粒子的合成1.3.3.1 以芦丁为还原剂金纳米粒子的合成分别取氯金酸1%m/v原液0.2mL，芦丁310-3M 0.5mL，PH=6.8 B-R缓冲液1mL，在比色管中加水定容至5mL，70水浴加热反应45min。1.3.3.2 以香水百合总黄酮提取液为还原剂金纳米粒子的合成分别取氯金酸1%m/v原液0.2mL，百合提取液0.1mL，PH=6.8 B-R缓冲液1mL，在比色管中加水定容至5mL，70水浴加热反应45min。1.3.4 金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠的催化性能6反应选用规格为1cm的石英比色皿，首先向比色皿中加入一定体积的水，再加入 110-2M对硝基苯酚溶液30L和一定量的金纳米粒子溶液，充分混匀，再加入110-1M硼氢化钠溶液200L，然后迅速将比色皿放入紫外-可见分光光度计中测定，在波长于250nm-600nm范围内扫描，观察吸光度随时间的变化。1.3.5 金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠的催化性能 反应选用规格为1cm的石英比色皿，首先向比色皿中加入一定体积的水，再加入 110-2M邻硝基苯酚溶液30L和一定量的金纳米粒子溶液，充分混匀，再加入110-1M硼氢化钠溶液200L，然后迅速将比色皿放入紫外-可见分光光度计中测定，在波长于250nm-600nm范围内扫描，观察吸光度随时间的变化。2 结果与讨论2.1 金纳米粒子的紫外光谱 图1 以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子的紫外光谱Fig.1 The ultraviolet spectra of gold nanoparticles synthesized by lutin图1是以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子的紫外光谱，从图中可以看出以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子在522nm处有最大的吸收峰，说明此时已经生成了金纳米粒子。 图2以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子的紫外光谱Fig.2 The ultraviolet spectra of gold nanoparticles synthesized by the flavonoid extraction liquid of the perfume lily图2是以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子的紫外光谱，从图中可以看出以百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子在532nm处有最大的吸收峰，说明此时已经生成了金纳米粒子。2.2 金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能对硝基苯酚水溶液的吸收峰位于317nm附近，当溶液中加入硼氢化钠后，溶液呈碱性，促进对硝基苯酚解离，使得对硝基苯酚溶液的吸收峰出现在400nm处，在无金纳米粒子的存在下溶液在400nm处吸光度不发生反应变化，当加入金纳米粒子后，400nm处吸收峰逐渐降低，而300nm处出现了新的吸收峰，此时300nm处为对氨基苯酚的吸收峰，说明在金纳米粒子得催化下对硝基苯酚正在转变成对氨基苯酚7,8。2.2.1 以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能 图3以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子催化硼氢化钠还原对硝基苯酚反应体系的系列紫外光谱Fig.3 A series of UV spectra of sodium borohydride reducing p-nitrophenol reaction system were prepared by using gold nanoparticles synthesized with rutin as reducing agent图3是反应过程中测定的紫外-可见吸收光谱图，随着反应的进行400nm处吸收峰在逐渐减小，待反应进行到3min左右时，400nm处的吸收峰几乎完全消失，而300nm处出现较为明显的升高，说明以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子能够催化反应，反应能够在3min内完成。2.2.2 以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能 图4以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子催化硼氢化钠还原对硝基苯酚反应体系的系列紫外光谱Fig.4 A series of UV spectra of the reaction system for the reduction of p-nitrophenol to sodium borohydride were prepared using gold nanoparticles synthesized from the extract of perfume lily as a reducing agent图4是反应过程中测定的紫外-可见吸收光谱图，随着反应的进行400nm处吸收峰在逐渐减小，待反应进行到5.5min左右时，400nm处的吸收峰几乎完全消失，而300nm处出现较为明显的升高，说明以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子能够催化反应，反应能够在5.5min内完成。2.3 金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能邻硝基苯酚水溶液的吸收峰位于270nm附近，当溶液中加入硼氢化钠后，溶液呈碱性，促进邻硝基苯酚解离，使得邻硝基苯酚溶液的吸收峰出现在415nm处，在无金纳米粒子的存在下溶液在415nm处吸光度不发生反应变化，当加入金纳米粒子后，415nm处吸收峰逐渐降低，而283nm处出现了新的吸收峰，此时283nm处为邻氨基苯酚的吸收峰，说明在金纳米粒子得催化下邻硝基苯酚正在转变成邻氨基苯酚7,8。2.3.1 以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能 图5以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子催化硼氢化钠还原邻硝基苯酚反应体系的系列紫外光谱Fig.5 A series of UV spectra for the reaction of sodium borohydride with sodium nitrate were prepared by using gold nanoparticles synthesized with rutin as reducing agent图5是反应过程中测定的紫外-可见吸收光谱图，随着反应的进行415nm处吸收峰在逐渐减小，待反应进行到3.5min左右时，415nm处的吸收峰几乎完全消失，而283nm处出现较为明显的升高，说明以芦丁为原料合成的金纳米粒子能够催化反应，反应能够在3.5min内完成。2.3.2 以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子对邻硝基苯酚/硼氢化钠反应体系的催化性能 图6以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子催化硼氢化钠还原邻硝基苯酚反应体系的系列紫外光谱Fig.6 A series of UV spectra of sodium borohydride reducing reaction system were prepared by the synthesis of gold nanoparticles with perfume and Lily flavonoids as reducing agents图6是反应过程中测定的紫外-可见吸收光谱图，随着反应的进行415nm处吸收峰在逐渐减小，待反应进行到4min左右时，415nm处的吸收峰几乎完全消失，而283nm处出现较为明显的升高，说明以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子能够催化反应，反应能够在4min内完成。3 结论本文以芦丁和香水百合总黄酮提取液为还原剂合成金纳米粒子，再通过硝基苯酚与硼氢化钠的反应来考察金纳米粒子的催化性能。结果表明以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，在0-3min内完成了催化反应。以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子对对硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，在0-5.5min内完成了催化反应。对于邻硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，以芦丁为还原剂合成的金纳米粒子对邻硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，在0-3.5min内完成了催化反应。以香水百合总黄酮提取液为还原剂合成的金纳米粒子对邻硝基苯酚与硼氢化钠的反应体系，在0-4min内完成了催化反应。说明无论是以芦丁还是香水百合总黄酮提取液为还原剂合成金纳米粒子对于对硝基苯酚或邻硝基苯酚与硼氢化钠反应体系都具有很好的催化效果。结果说明这两种金纳米粒子都有很好的催化效果，可用于其他的催化反应中。参考文献1 周睿璐, 付大友, 袁东,等. 纳米金的制备、表征及应用研究J. 四川理工学院学报(自科版), 2016, 29(3)：14-18