柠檬酸三钠对金纳米粒子粒径的影响

通过改变柠檬酸三钠的量，我们可以很好的控制金纳米粒子的大小，得到5nm～100nm范围内大小和分散度不同的颗粒，本文将从主要探讨柠檬酸三钠的含量对金纳米粒子粒径的影响。

金纳米粒子的制备

所有操作均在室温下进行，制备方法参照Frens文献的方法。具体过程如下：

1. 100ml圆底烧杯中加入50ml超纯水，用洗净的lml移液管移取0.5ml事先配制好的1％的氯金酸水溶液于50ml超纯水中，使得溶液中氯金酸的浓度降低至0.01％(w/v)。
2. 将此溶液在油浴中加热恒温于92±40C内。在磁子的剧烈搅拌下，迅速加入一定量的事先配制好的柠檬酸三钠溶液(1％)，继续搅拌。
3. 在反应的前三分钟，溶液基本没有变化，3分钟之后溶液开始变蓝，几分钟后变为蓝紫；继续恒温搅拌，在20分钟之后溶液变红，最后变成清亮透明的橙红色，或者紫红色。
4. 金纳米粒子的粒径和制各时加入的柠檬酸三钠量是密切相关的，柠檬酸三钠用量越多，值得的金纳米粒子的粒径越小。

可见分光光度计表征

对于制备过程中间加入了不同量的柠檬酸三钠后，随着粒径加大其可见吸收光谱也呈现规律性的变化：随着粒径加大其最大吸收峰波长越大。这与Mie理论是符合的：随着颗粒尺寸的增加，溶胶的可见吸收谱峰红移展宽。三种不同粒径的金纳米粒子的用可见光度计扫描的光谱图如下：

结果分析

这里溶液产生各种颜色的原因包括：溶胶的颜色主要由颗粒对光的吸收决定。只有当溶胶中颗粒尺寸较大的时候，光散射的因素才不可忽略。前人的实验证明，金溶胶的散射光强度，在一定波长下，与粒子的大小之间的关系均有极大值。散射光强度极大值随粒子变大移向长波方向。本实验中，当颗粒平均尺寸为10nm时，溶胶在520nm处有强吸收，同时颗粒对光的散射可以忽略，所以总消光值最大时位于光谱的绿区，根据补色原理，外观显红色。随着颗粒的增大，颗粒对光的散射作用越明显，对于平均粒径在100nm的金溶胶来说，溶胶中颗粒的散射作用不能忽略，其强度极大值位于橙色区，虽然溶胶在560nm处有强吸收值，但是实验结果显示溶胶显示蓝紫色，这表明总消光值达最大时的波长应该位于光谱的橙色区，即这时候溶胶的颜色不仅受到光选择性吸收制约，还与胶粒的散射有关。我们也可以根据胶体金溶液的可见吸收光谱判断金纳米粒子的粒径。