Au和AuPd“超结构”的合成及其光热、光辅助电催化特性

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贵金属纳米材料具有独特的物理化学性质,而且通过调整材料的形貌、大小能够强化或弱化其某些性质以满足实际应用的需要。事实上,在多种领域中仅使用单个纳米颗粒的情形并不多,大多数时候是很多纳米颗粒作为一个整体才能够具有实际作用。如近些年在近红外区域具有强吸收的Au纳米材料广泛应用于肿瘤治疗中,然而小尺寸Au纳米颗粒的吸收光谱主要在可见光区,所以其在肿瘤治疗中应用受限。为了更好地发挥粒子间的集合效应,可控组装纳米粒子为一个整体就成为了纳米技术研究的“热点”。因此,为促进纳米粒子组装技术的进一步发展,本论文以Au和AuPd纳米粒子分别为构筑单元,制备了Au和AuPd纳米颗粒超结构,并研究了其性质和应用。具体的工作内容如下:(1)以Au纳米颗粒(Au NPs)为构筑单元,采用水包油(O/W)微乳组装法制备了三维(3D)球状Au纳米颗粒超结构(Au NPST),并采用定点聚合多巴胺策略,获得了聚多巴胺(PDA)层厚度可控的Au NPST/PDA核壳结构,为构筑稳定纳米粒子超结构提供了新思路和新方法。(2)与“裸”Au NPST相比,Au NPST/PDA复合结构呈现出较强的耐酸碱稳定性,并表现出良好的光热转化效应,能够用作光热癌症治疗试剂。实验结果表明:Au NPST/PDA的光热转换效率为33%,高于Au NPST(23%),且随着PDA厚度的增加,Au NPST/PDA的光热转换效率逐渐增大。在体内与体外光热治疗中,浓度为200 mgAu L-1的Au NPST/PDA在808 nm激光(1.2 W cm-2)的照射下杀死了80%的癌细胞。采用携带肿瘤的小鼠作为异种移植模型,瘤内注射Au NPST/PDA后,在808 nm激光(1 W cm-2)的照射下,肿瘤的生长受到抑制,治疗两周后肿瘤基本上消除,且Au NPST/PDA在小鼠体内对其主要器官和组织未产生明显的毒性。(3)以AuPd纳米颗粒(AuPd NPs)为构筑单元,采用水包油(O/W)微乳组装法制备了三维(3D)球状AuPd纳米颗粒超结构(AuPd NPST),并研究了其等离子电催化性能。结果表明:在碱性条件下,AuPd NPST对甲醇电催化活性是未组装AuPd纳米粒子的4.8倍,商业Pd/C的1.1倍,充分反映了粒子间的协同效应是提供催化活性的一个重要因素。当采用功率密度为40 m W cm-2的全波谱可见光进行照射时,与“暗”反应相比,电催化活性提高了40%。此外,由于AuPd NPs在超结构中的有序排布,AuPd NPST表现出优于AuPd和商业Pd/C的催化稳定性。
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