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简单、廉价、可靠且快速的比色分析方法，已成为研究的热点。纳米金(AuNPs)的形貌或大小的不同、粒子间距或周围环境的变化会引起其溶液颜色和表面等离子共振吸收峰的改变，利用此性质，AuNPs已被广泛应用于比色检测分析领域。分析物质涉及阳离子、阴离子、DNA、蛋白质和小分子等。本论文，首先合成出不同形貌的AuNPs，然后发展出一系列的基于功能化AuNPs的比色分析方法并应用于重金属离子和多巴胺的检测;同时，采用实验表征和密度泛函理论(DFT)计算与模拟相结合，研究功能化配体构型的变化、配体间作用及配体与AuNPs或重金属离子间的作用机理。具体的研究内容概况为以下四个方面:
1.发展了AuNPs的合成方法，制备并表征了不同形貌的AuNPs（不同大小的球状、棒状和哑铃形AuNPs）。通过透射电子显微镜(TEM)表征，并使用ImageJ软件测量得到:球状AuNPs的直径分别约为9.6nm和32nm;棒状和哑铃形AuNPs的长宽，分别约为50nm和12nm。通过X-射线衍射(XRD)表征，可知:球状AuNPs以(111)晶面为主;棒状和哑铃形AuNPs均以(200)晶面为主。另外，研究发现:溶液的酸碱度（pH值）对制备不同长径比的棒状AuNPs影响很大。
2.发展基于功能化AuNPs的比色方法检测水溶液中的Co2+，即发展了功能化基团[SCH2CO2]2-（巯基乙酸在碱性溶液中的存在形式）修饰的AuNPs，检测水溶液中的Co2+。无论在淡水或海水中，此功能化的AuNPs检测液对Co2+均表现出很强的特异选择性;通过优化AuNPs的粒径和透析检测液，将检测Co2+的灵敏度优化至5×10-10mol/L。此功能化的AuNPs可实现快速（1分钟）检测Co2+且具有很强的实用性。此外，实验表征结合理论计算与模拟，成功地解释了功能化基团[SCH2CO2]2-修饰AuNPs的过程及该功能化AuNPs与水溶液中Co2+的作用机理。
3.发展出一种基于功能化AuNPs的特异性试剂，即:功能化配体十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和双硫腙修饰的AuNPs碱性试剂。该试剂对10种重金属离子(Cr(Ⅵ)、Cr3+、Mn+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+和Pb2+）呈现不同的显色反应，其中，该试剂对8种重金属离子(Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+和Pb2+)的显色非常迅速。重金属离子与功能化配体间结合能力的差异，引起功能化AuNPs的UV-vis吸收峰发生了不同程度的红移;该试剂分别和10种重金属离子混合后，发现一种离子对应一种颜色，且对应特定的UV-vis吸收谱。另外，采用实验表征和理论计算相结合，研究了功能化配体的构型变化、配体间、配体和重金属离子、及配体和AuNPs间的相互作用。
4.发展基于功能化AuNPs的比色方法检测多巴胺，即:十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)修饰的AuNPs(CTAB-AuNPs)，在强碱性条件下，且在巯基乙酸(TGA)的诱导下，可灵敏、选择性地检测出尿液中的多巴胺。比色检测限为10-7mol/L，低于尿液中多巴胺的非正常含量下限5.7×10-7mol/L。并通过实验表征，探讨了该实验中涉及到的检测机理。