基于金-银合金纳米粒子荧光增强作用的共轭高分子纳米纤维材料的可控制备

将共轭高分子的分子导线特性与纳米纤维的高比表面积有效结合有可能实现荧光传感材料高灵敏度。但共轭高分子聚集态荧光自淬灭是其材料化需要克服的瓶颈之一，因而荧光增强成为研究热点。金银纳米粒子的表面等离子体共振效应被广泛应用于表面增强光谱，且在传感器和医疗成像等领域广泛应用。但要实现金银纳米粒子对共轭高分子荧光增强需要解决两个问题：1）当金银纳米粒子的等离子体共振频率与共轭高分子的吸收或激发波长接近才有可能实现荧光增强；2）尽量避免共轭高分子与纳米粒子表面直接接触，否则会因非辐射能量转移引起荧光淬灭。本项目拟采用静电纺丝制备含有金-银合金纳米粒子的共轭高分子纳米纤维，其优点在于金-银合金的表面等离子体共振频率在370nm-530nm之间可控调节，同时金-银合金表面包覆二氧化硅来阻止荧光淬灭，并针对不同共轭高分子选用具有不同等离子体共振频率的金-银合金纳米粒子，从而实现荧光增强纳米纤维的可控制备。

本基金研究计划为：制备含有金-银合金纳米粒子的共轭高分子纳米纤维，同时金-银合金表面包覆二氧化硅来阻止荧光淬灭，并针对不同共轭高分子选用具有不同等离子体共振频率的金-银合金纳米粒子，从而实现荧光增强纳米纤维的可控制备。.本项目基本按照计划执行，制备了具有表面等离子体增强荧光效应PAN/金银双金属纳米纤维，通过对PAN/金银双金属纳米纤维表面进行二氧化硅包覆，阻止了共轭高分子与贵金属纳米粒子之间的直接接触。通过调节金-银比例，实现PAN/金属纳米纤维对多种共轭高分子的表面等离子体增强荧光，并将此基底材料用于水体中金属离子痕量检测，显著提高了共轭高分子对金属离子痕量检测的灵敏度，实现对多种金属离子超低浓度（0.017nM）的高灵敏检测。. 另外，在基金资助下，本项目还进行了以下四个方面的研究：1）研究聚合物/贵金属杂化纳米纤维作为表面增强拉曼基底材料及其在原位拉曼跟踪催化反应方向上的应用（已完成）。2）设计了一种新的表面等离子体激元-荧光化学传感材料，由于表面等离子体荧光增强与贵金属与荧光分子之间的距离密切相关，本研究在金-银合金纳米粒子对荧光分子荧光增强的基础上，通过配体的置换，将放大的荧光强度进一步进行淬灭，这种放大的荧光淬灭可用于显著提高水体中金属离子的检测灵敏度（已完成）。3）由于要获得最佳的荧光增强，通常需要调节贵金属纳米粒子的表面等离子体共振波长和荧光分子的激发或发射波长匹配，因此，要想实现荧光增强，选择具有表面等离子体共振波长匹配的贵金属纳米粒子非常重要。而贵金属纳米离子的表面等离子性质和贵金属纳米粒子的形状，尺寸，纯度等等有关，不同形状的贵金属纳米离子的表面等离子性质不一样，贵金属纳米粒子的纯度也影响着金属纳米离子的性能，所以本项目进一步制备和提纯了不同形状贵金属纳米粒子，并探讨其表面增强效应及催化效应（部分工作完成投稿，将继续）。4）同步的原位溶胶-凝胶结合亚胺化过程制备聚酰亚胺（PI）/Eu荧光纳米杂化纤维（已完成）。. 在本项目资助下，已发表SCI论文4篇，授权专利1项。另外，有3项专利已申请，正在公开中，另有3篇文章准备提交。