使用N-零价金属芯纳米粒子的生成（2-氨基乙基）-3- aminosilanetriol

Summary

描述了一种使用水稳定硅醇合成金属核心纳米颗粒的新方法。

Abstract

在这项工作中，提出了一种通过使用 n-（2-氨基乙基）-3-氨基硅烷三醇在水溶液中形成金属纳米颗粒的简单一锅反应。该化合物可用于有效地将金属盐还原和复合成涂有该化合物的金属核心纳米颗粒。通过控制盐和硅烷的浓度，能够控制反应速率、粒径和纳米颗粒涂层。通过透射电子显微镜 （TEM）、紫外-可见光谱 （UV-Vis）、核磁共振光谱 （NMR） 和傅里叶变换红外光谱 （FTIR） 表征了这些变化的影响。该反应的一个独特之处在于，硅烷通常在水中水解和交联;然而，在该系统中，硅烷是水溶性且稳定的。众所周知，硅和氨基部分可以与金属盐形成络合物。众所周知，硅会扩展其配位球以形成五位或六位配位物质。此外，硅醇基团可以水解形成 Si-O-Si 二氧化硅网络，从而将金属纳米颗粒转化为功能化的纳米复合材料。

Introduction

作为需求和设计者纳米材料的增加的应用程序，所以做合成的各种方法。的"自上而下"的方法，如激光烧蚀或化学蚀刻已采用的出色的可控性和解决材料可靠地降低到亚微米级的能力。这些方法依赖于散装物料在被加工成较细的部件，其通常增加生产的成本，因为所需要的纳米结构尺寸减小。合成本的另一种方法是在"自下而上"的方法，这在分子水平上控制合成和积聚到期望的纳米结构。这赋予所期望的自组装体，功能性，被动，并且在这些纳米结构材料¹的产生稳定控制的一个显著程度。通过从分子水平的工作，可以生成混合纳米复合材料相同structu内提供这两种材料的优点回覆。

作为纳米材料通过自下而上策略合成方法需要被用来控制颗粒大小，形状，质地，疏水性，多孔性，电荷，和^官能度为2。在金属芯纳米颗粒合成，初始金属盐在自催化过程减小到产生零价颗粒，而这又指示其他粒子的成核。这导致集群和最终纳米粒子的生产^3。在努力控制创建的纳米粒子的尺寸并防止它们沉淀出来的溶液，稳定剂，例如配体，表面活性剂，离子电荷，和大的聚合物是利用它们对从进一步凝聚^4-10方框纳米颗粒的能力。这些材料抑制纳米粒子的范德华引力，无论是通过空间位阻，由于体积大的基团的存在或通过库仑斥力^3。

在T他的工作，一个轻便，一锅合成使用硅烷各种金属芯纳米颗粒的生成策略，N-（2-氨基乙基）-3- amino....

Protocol

注意:所有试剂被用作是制造商，没有进一步纯化。反应通过UV-Vis光谱为最多一周监测，以确保完全还原。所有反应都发泄罩下进行，适当的安全的服装穿在任何时候，包括手套，护目镜，和实验室大衣。

1.银纳米颗粒的合成

1. 称出硝酸银直接的0.0169克（0.1毫摩尔）放入50毫升的Erlenmeyer烧瓶中。
2. 加在20毫升的超纯水18.2兆欧和磁力搅拌棒。盖瓶具塞以防止蒸发。
3. 在油浴中代替烧瓶位于搅拌器/热板上，并确保温度保持在60℃。
4. 慢慢地用一个精确的微量添加144微升（0.2毫摩尔）2-AST的。在溶液中，以确保所有的硅烷冲洗吹打数次被转移到该溶液中。
5. 取UV-Vis光谱读数根据第5节中列出的协议。
6. 6小时后，从油浴中取出样品，并转移至20ml的样品瓶用于存储，TEM，FTIR和进一步分析。
   注意:金和钯纳米颗粒的合成如下与需要216微升（0.3毫摩尔）2- AST金纳米颗粒的异常的相同的方法和化学计算量。反应可以继续生产纳米颗粒长达2周，但比起初始速率的速率是不显著。

2.透射电子显微镜（TEM）样品制备

1. 确保样品已经冷却至室温。
2. 放置200个碳目formvar覆层的铜网格上一块干净滤纸。
3. 使用1毫升的塑料巴斯德吸管，投降约60微升的....

Results

将反应物​​通过紫外可见光谱监测的纳米颗粒形成应该产生的峰为每个单独的金属纳米粒子的特性。合成材料的最终分析通过TEM和FTIR完成。从样品的干燥粉末，得到的FTIR光谱。粒度分析可以通过从通过TEM和平均结果获得的图像测量纳米颗粒的直径来实现。

用2- AST硅烷纳米颗粒的络合可以与FTIR由硅烷和胺官能的特征峰（图3C，5C，及图6C）的存在下进行验证。文献表明的Si-O-Si键键的存在可以产生大约1000 ^-1与分支和扩展的聚合物链扩大此峰^20强的红外吸收。在1范围内的峰，550-1,650厘米^-1归属于NH ₂变形。适度NH ₂拉伸和NH WAG可以在3,000-2,750 ^-1和910-770厘米^-1<.......

Discussion

本文报道盐是被测试的金属，唯一的盐。其结果是，它是不定的，该反应的策略将与金属的所有的盐，特别是金工作。在水中这些盐的溶解性也可能影响在反应时间，形态和产率方面的反应的结果。在所有的反应中，硅烷加入到已溶解的金属盐溶液。

值得一提的是，必须小心，以确保准确性用于这些反应的所需要的金属的盐，其可以是吸湿性或潮解性¹⁸小浓度。此问题已经历了氯化金合成纳米金复合物是空气敏感，暴露在空气中时，可能会分解。在努力减轻此，氯化金盐储存在冰箱中直到需要，然后取出，快速测量并且当完全返回到制冷作用。另外，由于冷凝器是不与反应容器使用时，应注意该溶剂不在加热阶段蒸发。用作溶剂的水应是高纯度的。在溶剂和pH值的变化污染可能会影响纳米颗粒的形成。

生产金，银纳米粒子发生反应条件温和，这对于该协议在工业应用中的好兆头下进行。该方法允许一个产生在产量高含水介质贵金属纳米颗粒。这种方法的一个主要优点是，它不需要这是已知的复杂化导致纳米颗粒可能需要额外的纯化步骤中分离的任何额外的还原剂。因此预计该协议将扩展到其它金属。这种方法还可以提.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
n-（2-氨基乙基）-3-氨基硅烷三醇 （2-AST）	胶	SIA0590.0	25% 的 H2O
硝酸银	Sigma Aldrich	S6506
氯化金（III） 三水合物	Sigma Aldrich	520918
硝酸钯 （II） 硝酸钯	Alfa Aesar	11035
二氧化氘	Cambridge 同位素实验室	DLM-4-100