水相中纳米材料的紫外-可见光谱表征

紫外-可见分光光度法是一种成熟、易于使用且成本低廉的技术，可用于测量纳米材料的尺寸、浓度、聚集状态和折射率。紫外-可见光谱通过简单的吸收测量，即可对纳米材料的特性进行无创、快速的实时筛选与评估。该方法操作极为简便。

样品所需制备步骤较少，软件参数少且易于操作。打开紫外-可见分光光度计，预热至少20分钟，以使光源充分升温。启动软件并选择连接仪器，然后在显示操作模式的模式窗口中选择“光谱扫描”选项。

在软件中，单击仪器，转到命令栏中的设置，选择光谱扫描参数，然后调整测量设置。进入仪器选项卡，将数据模式设为ABS，狭缝宽度设为1.5。进入波长扫描选项卡，设置起始波长为680纳米，终止波长为380纳米，扫描速度为400纳米每分钟。

设置参数后，用一毫升超纯水填充两个比色皿，并将它们放入参比和样品池架中以覆盖光路。关闭仪器盖，然后从命令栏中选择“空白”进行空白校准，再选择“确定”。取每种金纳米颗粒样品500微升的子样品，用500微升超纯水稀释。将稀释后的样品加入一毫升比色皿中，最终浓度为每毫升25微克。

运行空白校准。空白校准完成后，将样品池架中的一个空白比色皿替换为金纳米颗粒样品，参考比色皿保持不变。在命令栏中选择“测量开始”以运行扫描。

对每种稀释后的金纳米颗粒样品和未知样品均进行三次光谱扫描。以电子表格兼容的格式导出每次测量的原始实验数据。在扫描结果上选择“属性”，在命令栏中转到“打印/导出”选项卡，点击“数据”、“光谱”和“参数”，然后按“确定”。在命令栏中点击“保存”，将数据另存为 xls 文件。

记录每次读数的最大吸收波长及对应的 lambda 值，并将其填入提供的模板中。通过选择数据、插入图表、散点图、添加趋势线和多项式曲线，绘制最大 lambda 值平均值与纳米颗粒尺寸之间的校准曲线。为在校准曲线中包含多项式方程，请在命令栏中选择“趋势线选项”并勾选“在图表中显示方程”。

最后，通过从校准曲线中分离出多项式方程，并利用二次公式推导，拟合未知样品的最大λ值，从而计算未知金纳米颗粒样品的尺寸。在六个实验室中，最大波长表现出较好的重复性，而不同尺寸金纳米颗粒的最大吸光度结果则显示出更为分散的数据范围。此处展示了每种金纳米颗粒尺寸的数值范围及总体平均值。

在5纳米大小的纳米颗粒中，第三个实验室报告了最大的lambda max Z值；在40纳米大小的纳米颗粒中，第一个实验室报告了最大吸光度最高的Z值。大多数合作实验室计算出未知纳米颗粒的尺寸为76至80纳米，其中第五个实验室报告了一个异常偏大的尺寸值，为109纳米。所有实验室对未知尺寸的Z值计算结果介于-0.25至-0.56之间，唯一例外是第五个实验室，其Z值为最高的正值2.03。

确保参数和设置已正确调整。稀释后的样品必须在使用紫外-可见光谱仪测量前新鲜配制。如果用户希望更全面地表征样品，紫外-可见光谱仪可轻松与其他工具（如透射电子显微镜、动态光散射仪和原子力显微镜）联用，以测量多种特性。