利用等离激元纳米粒子实现可见光诱导的氧化石墨烯还原

本合成方法的总体目标是利用可见光在室温下通过等离子体纳米颗粒还原氧化石墨烯，提供一种简单、无需额外化学试剂且能量效率高的还原氧化石墨烯制备方法。该方法有助于解答等离子体纳米颗粒辅助光还原氧化石墨烯领域中的关键问题，例如反应进程如何强烈依赖于等离子体纳米颗粒的结构，包括球形金纳米颗粒、金纳米棒和金纳米星。该技术的主要优势在于利用可见光结合等离子体纳米颗粒制备还原氧化石墨烯，同时在修饰了荧光分子的S-S-D-N-A上表现出优异的荧光猝灭性能以及良好的荧光恢复能力。

我们将氧化石墨烯溶液进行冻干，以获得蓬松的氧化石墨烯粉末。为制备纳米级氧化石墨烯溶液，将20毫克氧化石墨烯粉末溶解于40毫升三蒸水中，随后通过长时间超声剥离，直至整个粒径分布低于150纳米。接下来，将溶液离心两次，以去除未充分剥离的大尺寸氧化石墨烯片层沉淀物。为制备金纳米棒，首先配制种子溶液：将新配制的0.6毫升冰浴冷却的硼氢化钠溶液加入到含有0.25毫升氯金酸和9.75毫升十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的水相混合液中。

将所得混合物剧烈搅拌30秒，并在28摄氏度下保持三小时。通过混合475毫升CTAB、3毫升硝酸银和20毫升氯酸制备生长溶液。然后向该混合物中加入3.2毫升新配制的抗坏血酸，随后加入0.8毫升盐酸水溶液。

最后一步，将 3.2 毫升种子溶液加入 28 摄氏度的生长溶液中，并迅速倒置混合。倒置后静置数秒，随后让所得混合物静置至少六小时。采用紫外-可见光谱法分析所制备的金纳米棒，检测其在 730 纳米处的吸收峰；同时通过透射电子显微镜分析确认其长径比为 3.5。

制备金纳米星时，将20毫升磷酸盐缓冲液与30毫升Heaps缓冲液混合。然后向混合液中加入500微升20毫摩尔的四氯氢金酸，并在28.5摄氏度的水浴中保持30分钟，30分钟后可观察到颜色由浅黄色变为蓝绿色。接下来，将溶液在8,928 ×g条件下离心30分钟，并将沉淀物重新分散于蒸馏水中。

最后，采用紫外-可见光谱法分析制备的金纳米星，在 740 纳米处测定其吸收峰最大值，并通过透射电子显微镜分析颗粒尺寸，确认其为 30 纳米以制备还原氧化石墨烯。首先，将 1 毫升等离子体纳米颗粒和 100 微升氢氧化铵加入 10 毫升氧化石墨烯溶液中。将混合物置于配备循环水夹套的 Pyrex 玻璃反应器中，用氙灯照射 30 分钟，同时通过循环水夹套循环冷却水，使温度维持在 25 摄氏度。

然后在10,625 ×g 条件下离心溶液15分钟。为去除金纳米颗粒，取上清液，其中含有制备好的还原氧化石墨烯，用紫外-可见分光光度计在200至900纳米范围内进行分析。通过X射线衍射分析还原氧化石墨烯的结构变化，氧化石墨烯在10.2°处特征峰的消失明确表明还原氧化石墨烯的形成。

通过拉曼分析测定了化学法或光诱导法（有无纳米颗粒）制备的氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的D峰与G峰强度比。为定性展示还原氧化石墨烯的结构变化，此处给出了SI三种修饰DNA与氧化石墨烯或还原氧化石墨烯溶液孵育后的荧光发射光谱汇总。荧光强度的降低表明了氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的淬灭效率。

使用金纳米颗粒和可见光制备的还原石墨烯表现出最高的猝灭效率。结果表明，利用可见光和等离子体纳米颗粒制备的氧化石墨烯还原产物，其物理性质与化学还原的氧化石墨烯相当。观看本视频后，您应能够很好地掌握如何通过等离子体纳米颗粒和可见光这一简单方法制备还原氧化石墨烯。

一旦掌握，若操作得当，该技术可在30分钟内完成。需要牢记的是，采用人源化方法进行IDE合成步骤，以及在纳米颗粒制备完成后利用可见光进行REOC LI步骤。该技术为氧化石墨烯还原领域的研究人员探索等离子体纳米颗粒在可见光下作用的影响铺平了道路。

我始终牢记，使用浓硫酸和磷酸具有极高的危险性，因此在进行该操作时，必须采取通风橱、佩戴手套和口罩等防护措施。