采用等離子體本體處理雞蛋制備納米簇

1、“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”立項申請表申請級別：國家 北京市 學(xué)校項目名稱：采用等離子體本體處理雞蛋清制備納米簇負 責(zé) 人： 所在學(xué)院： 聯(lián)系電話： 電子郵件： 填表時間： 2013-10-23 北京理工大學(xué)教務(wù)處制表注意事項1. 填寫申請級別時，將“”替換為“”，或手寫打“”；2. 項目負責(zé)人應(yīng)為本科生，鼓勵跨年級、跨學(xué)科組成項目組；3. 項目成員（含負責(zé)人）不超過5人,成員中至少有一名非四年級的學(xué)生，每名學(xué)生原則上不允許同時參加多個項目；4. 申報國家級、北京市級項目應(yīng)明確指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師應(yīng)具備中級以上職稱,每位指導(dǎo)教師同時指導(dǎo)的項目原則上不能超過兩項；5. 經(jīng)費預(yù)算嚴(yán)格按照通知要求進行申請

2、，最終以專家委員會批準(zhǔn)的額度執(zhí)行；6. 項目周期統(tǒng)一為一年。負責(zé)人情況姓名性別學(xué)號學(xué)院專業(yè)班級手機固定電話電子郵件個人介紹項目基本信息項目名稱采用等離子體本體處理雞蛋清制備納米簇項目周期一年所屬一級學(xué)科化學(xué)項 目 組姓名性別學(xué)號學(xué)院專業(yè)手機小組成員（不超過4人） 指導(dǎo)教師姓名性別職稱學(xué)院職務(wù)手機呂桂琴女副教授化學(xué)學(xué)院一、項目介紹（研究目標(biāo)、研究背景及現(xiàn)狀、工作原理和方案設(shè)想、計劃進度安排等）研究目標(biāo)：1， 采用等離子體本體處理雞蛋清制備銀納米簇。2， 優(yōu)化利用蛋清合成熒光銀鈉簇的實驗手段。3， 對合成的熒光銀納簇進行表征。研究背景及現(xiàn)狀：貴金屬納簇/銀納簇顯示特別的光電性能，是重要的無機納米材

3、料，具有廣泛的應(yīng)用，如催化、組裝光電元件、生物傳感和成像等，因此銀納簇成為近年來最熱門的研究領(lǐng)域之一。這種金屬納簇由數(shù)個或者幾十個原子構(gòu)成，是介于原子和納米粒子之間的實體，其粒徑小于3nm，其光電性能不同于自身的納米粒子（粒徑3100nm）。銀納米粒子的導(dǎo)電子被局域于電子的平均自由程而呈現(xiàn)特有的表面等離子共振現(xiàn)象，而銀納簇的導(dǎo)電子被局域于電子的費米波長（波爾半徑），導(dǎo)致離散的電子躍遷和光致發(fā)光。這種光致發(fā)光的光譜強烈依賴于尺寸效應(yīng)和表面配位情況，因此熒光銀納簇的合成需要選用合適的表面配位基團和組裝材料。盡管現(xiàn)在合成熒光銀納簇的方法很多，含巰基，氨基，羧基和核酸堿基等官能團的功能分子也被廣泛應(yīng)用

4、于合成金銀熒光納簇，但多數(shù)要使用強還原劑硼氫化鈉，這樣既不經(jīng)濟也不環(huán)保。蛋白分子富含巰基、氨基、和羧基功能基團，并具有多級結(jié)構(gòu)特性，這種功能性基團和結(jié)構(gòu)特點有利于納簇的形成。雞蛋是人類食物的重要蛋白來源且很容易得到，蛋清由多種蛋白組成，具有良好的生物礦化功能。生物礦化現(xiàn)象是自然界的一種常見現(xiàn)象，利用這一自然現(xiàn)象可以合成貴金屬納簇?；诖嗽?，利用蛋清為原料，很方便地合成了熒光銀納簇，無需另加還原劑，通過控制pH，利用生物分子自身的生物礦化功能，一鍋孵化法直接合成了熒光銀納簇：蛋清蛋白捕獲銀離子，在功能蛋白的作用下將銀離子還原并逐漸礦化生成銀納簇。此合成方法無需使用合成金/銀納簇通用的硼氫化鈉（

5、有毒），合成方法環(huán)境友好且經(jīng)濟，簡單易操作，條件可控，易于實現(xiàn)。多尺度的碳納米材料具有諸多奇特的性能，一直是國際研究領(lǐng)域的熱點之一。近日，南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國家重點實驗室、化學(xué)化工學(xué)院陳蘇教授、博士生王靜及王彩風(fēng)副教授采用等離子體本體處理手段，以普通廉價的雞蛋為原料，巧妙制得熒光性能優(yōu)異的零維熒光碳納米材料(碳量子點)，其研究成果日前發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域國際頂級權(quán)威期刊德國應(yīng)用化學(xué)(Angew. Chem. Int. Ed.，影響因子13.455, 2011) (“Amphiphilic Egg-Derived Carbon Dots: Rapid Plasma Fabrication, Py

6、rolysis Process, and Multicolor Printing Patterns”, Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.)。 參考文獻：【1】 夏曉東 黃昊文 無機化學(xué)學(xué)報 2011年12月第27卷第12期 2367-2371【2】 Zheng J, Nicovich P R, Dickson R M. Annu. Re. Phys. Chem, 2007,58:409-431【3】 Xie J, Zheng Y, Ying J Y. J. Am. Chem. Soc, 2009,131:888-889工作原理和方案設(shè)想分兩個板

7、塊熒光銀納簇的制備、銀納簇作為DNA探針的應(yīng)用。方案如下：實驗儀器：容量瓶（50mL、100mL）、燒杯（10mL、50mL）、玻璃棒、磁力攪拌儀、超聲波振蕩儀、恒溫槽、移液器、滴管、電子天平、藥匙、電子PH計、透析袋、紫外-可見分光光度計、熒光分光光度計。 實驗藥品：市售新鮮雞蛋、AgNO（分析純）、NaOH（分析純）、醋酸鈉（分析純）。實驗步驟1、配制溶液：配制2mmolL醋酸鈉溶液50mL，1mmolL-的硝酸銀溶液以及NaOH溶液（濃度比較小，用來調(diào)節(jié)緩沖溶液的pH）2、配制緩沖溶液：取2mmolL-醋酸鈉溶液50mL于100mL大燒杯中，一邊磁力攪拌，一邊緩慢滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)其p

8、H值至9.0，用電子PH計進行精確測量。在多次實驗的過程中發(fā)現(xiàn)pH在8.8-9.4的范圍內(nèi)都可以得到銀納簇。3、 取市售新鮮雞蛋蛋清置于潔凈的燒杯中，用1mL移液器小心移取1mL蛋清，將10mL的緩沖溶液放置于燒杯中并進行磁力攪拌，在不斷攪拌過程中緩慢加入1mL的蛋清，使蛋清很好地分散在緩沖溶液當(dāng)中。 此步驟也可以用振蕩器或者超聲震蕩儀，但一定要將蛋清分散均勻，不要殘留大塊的雞蛋清蛋白。 4、取上述的蛋清溶液900L于小玻璃容器內(nèi)，繼續(xù)磁力攪拌，加入1mmolL-的AgNO溶液100L。5、取出放入35攝氏度左右的恒溫槽中，孵化時間需要較長，大約2h后有熒光納簇生成，2天后熒光強度達到穩(wěn)定，溶

9、液會從無色變?yōu)榫G色。6、進行紫外光譜的測定和熒光光譜的測定。 計劃進度安排： 2013.10 -2013.11 查閱相關(guān)研究文獻，制訂研究計劃和實驗方案； 2013.11 -2014.02 制備熒光銀納簇極其產(chǎn)物的檢測和表征； 2014.02-2014.06 撰寫結(jié)題報告，整理發(fā)表論文。 二、項目自我評價（創(chuàng)新點、實現(xiàn)的可能性、可操作性、可能存在的問題等）創(chuàng)新點：1、蛋白分子富含巰基、氨基和羧基功能基團，并具有多級結(jié)構(gòu)特性，這種功能性基團和結(jié)構(gòu)特點有利于銀納簇的形成。蛋白分子具有生物礦化功能，雞蛋蛋清由各種蛋白組成。我們利用蛋清良好的生物礦化功能很方便地合成了熒光銀納簇，合成方法簡單，環(huán)保又經(jīng)

10、濟，條件控制易于實現(xiàn)，可操作性強，無需外加還原劑；2、該方法制備出來的銀納簇粒徑介于原子和納米粒子之間，具有光致發(fā)光性能，顯示良好的熒光特性，可以用于制備DNA熒光探針；3、普通雞蛋作為原材料，廉價易得，銀納米只需少量，成本很低，已有文獻報道較少。實現(xiàn)的可能性：目前已有文獻表明，利用蛋白和酶可以成功合成貴金屬熒光納簇，也已成功合成了金銀熒光納簇。而更簡便的利用牛血清蛋白本身的生物礦化作用直接合成金納簇已有成功先例?？刹僮餍裕豪蒙锏V化制備貴金屬熒光納簇已經(jīng)有文獻報道，方法可行。良鄉(xiāng)校區(qū)實驗室有實驗所需的儀器，并且能夠和生態(tài)坊已有儀器配合使用。實驗過程中所用的藥品均 為常見藥品，容易取得?？赡艽嬖诘膯栴}：銀納簇濃度低，反應(yīng)易受微小條件變化影響，且對溫度和pH值要求較高，操作時需要加以注意。三、預(yù)期成果（成果的具體形式，如：申請專利、公開發(fā)表論文、制作科技實物（含軟件程序）等，可以同時有多種成果形式）發(fā)表學(xué)術(shù)論文1-2篇。經(jīng) 費 預(yù) 算支出項目金額（元）1、材料、設(shè)備費（列出明細）（1）文獻調(diào)研（2）購買玻璃儀器、透析袋、移液器以及移液器管嘴350（3）購買硝酸銀