二元混合表面活性剂用于窄吸收金纳米棒的无种子合成

doi:10.7503/cjcu20200561

摘要/Abstract

摘要：

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和油酸钠(NaOL)二元混合表面活性剂体系, 开发了一种高质量金纳米棒(AuNRs)的无种子合成方法. 通过透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)和热成像仪对金纳米棒的形貌、光学性质及光热性能进行了表征. 实验结果表明, 当NaOL浓度为8.21~11.5 mmol/L时, 能够获得形貌均匀的AuNRs, 其纵向表面等离子体共振吸收(LSPR)在650~1150 nm范围内可调. 该方法制得的样品具有较窄的LSPR半峰宽, 特别是在制备LSPR在近红外二区(NIR-II, 大于1000 nm)的AuNRs方面具有明显优势. 在1064 nm激光的辐照下, 金纳米棒溶液能够快速升温至67 ℃, 光热转换效率可达31.5%, 同时表现出优秀的光热稳定性, 在近红外二区光声成像和光热治疗方面具有良好的应用价值.

关键词: 金纳米棒, 无种子合成, 油酸钠, 光热治疗, 近红外二区

Abstract:

A seedless synthetic method was developed for the preparation of high-quality gold nanorods（AuNRs） using binary surfactant mixture containing hexadecyltrimethylammonium bromide（CTAB） and sodium oleate（NaOL）. The morphologies， optical properties and photothermal performances were charac- terized by means of transmission electron microscopy（TEM）， UV-Vis-NIR spectroscopy and infrared thermal imaging system. The results indicate that uniform AuNRs can be obtained with a NaOL concentration between 8.21—11.5 mmol/L， and their longitudinal surface plasmon resonance（LSPR） wavelength can be tuned from 650 nm to 1150 nm. The AuNRs prepared with this method exhibited narrow LSPR peak， especially in the second near infrared-Ⅱ region（NIR-Ⅱ， λ>1000 nm）. Under the irradiation of 1064 nm laser， the temperature of AuNRs solution can increase to 67 ℃， with a photothermal conversion efficiency of 31.5%. The AuNRs also exhibited excellent photothermal stability under laser irradiation， which can be useful for photoacoustic imaging and photothermal therapy in the second near-infrared region.

Key words: Gold nanorods, Seedless synthesis, Sodium oleate, Photothermal therapy, Near infrared-Ⅱ （NIR-Ⅱ） region

中图分类号:

O611.4

TrendMD:

陆峰, 贡祎, 赵婷, 赵宁, 琚雯雯, 范曲立, 黄维. 二元混合表面活性剂用于窄吸收金纳米棒的无种子合成. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 700.

LU Feng, GONG Yi, ZHAO Ting, ZHAO Ning, JU Wenwen, FAN Quli, HUANG Wei. Seedless Synthesis of Gold Nanorods with Narrow Absorption Using Binary Surfactant Mixture. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(3): 700.

图/表 7

Fig.1 Normalized absorption spectra of AuNRs synthesized with different NaOL concentrations(A), absorption spectra of AuNRs prepared under NaOL concentrations of 8.21 mmol/L(B) and 11.5 mmol/L(C) at diffe?rent reaction time and TEM images(D—G) of AuNRs synthesized at different NaOL concentrationsc(NaOL)/(mmol·L-1): (D) 4.93; (E) 8.21; (F) 11.5; (G) 13.1.

Fig.2 Normalized absorption spectra(A, D) and TEM images(B, C, E, F) of AuNRs synthesized with different AgNO3 concentrations under a NaOL concentration of 8.21 mmol/L(A―C) and 11.5 mmol/L(D―F)c(AgNO3)/(mmol·L-1): (B) 0.072; (C) 0.206; (E) 0.072; (F) 0.108.

Fig.3 Normalized absorption spectra of AuNRs synthesized with different amounts of AA under the NaOL concentration of 8.21 mmol/L(A) and 11.5 mmol/L(B)

Fig.4 TEM images of AuNRs synthesized with different amounts of AA at a NaOL concentration of 8.21 mmol/LV(AA)/μL: (A) 25; (B) 50; (C) 75; (D) 150.

Fig.5 Normalized absorption spectra of AuNRs synthesized with different amounts of HCl (1 mol/L) under the CTAB concentration of 49.4 mmol/L(A) and 38.4 mmol/L(B), TEM images of AuNRs synthesized with a HCl amount of 0.86 mL and a CTAB concentration of 49.4 mmol/L(C) and with different amounts of HCl at a CTAB concentration of 38.4 mmol/L(D—G)V(HCl)/mL: (D) 0.54; (E) 0.72; (F) 0.86; (G) 1.08.

Table 1 LSPR positions and corresponding FWHMs of AuNRs obtained in this work and in the literature

Method				LSPR/nm	FWHM^*/nm
c(CTAB)/(mmol·L^-1)	c(NaOL)/(mmol·L^-1)	V(AA)/μL	V(HCl)/mL	LSPR/nm	FWHM^*/nm
49	11.5	37.5	0.36	734	106
49	11.5	62.5	0.36	768	123
49	11.5	75	0.36	800	146
49	8.21	75	0.36	833	149
49	8.21	37.5	0.36	889	144
38	8.21	37.5	0.72	984	156
38	8.21	37.5	0.86	1026	168
38	8.21	37.5	1.08	1071	191
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Fig.6 Temperature?time profiles of AuNRs with different absorbance(A) and with different power densities(B) under laser irradiation of 1064 nm(1 W/cm2), temperature change of AuNRs over 5 laser on/off cycles(C), TEM image of AuNRs after laser irradiation(D), absorption spectra of AuNRs before and after laser irradiation(E), and time constant for heat transfer of the characterization system(τs=120.7 s) determined by applying the leaner time data vs. ?lnθ from the cooling period(F)

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