稳定的银纳米团簇的合成、结构及性能研究

能否像研究分子一样精确的研究金属纳米粒子？答案是肯定的，至少对于少数小金纳米粒子而言是事实。如Au102、Au25等，这些小纳米粒子又称为纳米团簇（Nanocluster）。金纳米团簇的研究已逐步深入，而银纳米团簇的研究明显滞后，一个制约因素是稳定性问题。基于初步的探索和他人工作基础，我们将着手解决这一问题，利用一些优选的保护配体（多齿中长链硫醇），或采用两步蚀刻（Etching）法，控制合成一系列不同尺寸的稳定的银纳米团簇（Agn,10<n<200），通过质谱等手段确定它们的组成，用单晶X射线衍射等手段解开其结构，了解有关光学（包括吸收、荧光、拉曼）和催化方面的性能，并将性质与结构、尺寸关联起来，探索性质产生的内在机制。本课题的意义在于将解决一些银纳米团簇研究的重要科学问题（如结构等），并为银纳米团簇在环境检测(利用光学性质)和污染物治理（利用其催化活性）方面的应用打下一定基础。

金属纳米团簇是近来发展起来的一类新型材料，由于其超小的尺寸（<ca.3纳米）和独特的性能引起广泛的关注。相对于金纳米团簇而言，银纳米团簇的研究明显滞后，一个主要的原因是银纳米团簇的稳定性较差。如何合成稳定的银纳米团簇及开展后续有关研究构成了纳米科技领域内富有挑战性的课题。 在国家自然科学基金委的资助下，我们首先开展了稳定的银纳米团簇的合成探索，通过优选配体，控制多种反应条件（如温度、PH值等）合成了一些稳定的银纳米团簇，并通过高分辨质谱和热重等多种手段联用，确定了卡托普利保护的Ag30和谷胱甘肽保护的 Ag14的精确组成，并对它们的结构、性质（吸收或荧光）进行了研究，进一步将Ag30用于检测环境样品（如湖水）中痕量（如6ppb）汞离子的检测，将Ag14 用于肺癌细胞A549的荧光标记，与一些已有的方法相比，具有一定的优势。这些工作的开展，为银纳米团簇的研究提供了借鉴和指导，为银纳米团簇的实际应用提供了初步的实验依据。在本项目的资助下，我们对其他金属（如Pd）的纳米团簇展开了初步研究，特别值得一提的是在研究过程中，我们还发现了超小银纳米粒子和金纳米粒子的反伽伐尼还原特性，为金属纳米团簇组成、结构和性能的调控另辟蹊径；本项目的开展，不仅为银纳米团簇的研究提供了宝贵经验，而且拓展了新的研究方向，也取得了一些创新性的成果，部分体现在已正式发表（13篇）和即将发表的研究论文上。