一、毕业设计的内容与意义
金属纳米簇（Metal nanoclusters，MNCs）是由金属核与有机配体组成的超小纳米颗粒，其粒径常常小于2 nm。相比于有机荧光团和半导体量子点，具有光致发光性能的MNCs通常显示出优良的光稳定性、生物相容性和低细胞毒性等优点[1, 2]，但是MNCs的荧光效率（Quantum yield，QY）较低。
为改善MNCs的荧光量子产率，聚集诱导发光（Aggregation-induced emission，AIE）效应将是一种有效的策略。已有研究表明，硫醇盐包裹的铜纳米簇具有AIE效应并且其荧光寿命长达微秒级[3]。而以巯基丙酸（Mercaptopropionic acid，MPA）作为硫醇配体合成具有AIE效应的Cu NCs研究报道较少。
本毕业论文将采用水相合成法，以MPA为小分子保护剂，利用还原剂还原铜离子，合成MPA包裹的Cu NCs（MPA-Cu NCs)，并通过合成条件的优化（例如MPA与铜离子的物质的量之比、pH、反应时间、反应温度等）制备出具有良好光学性能的Cu NCs，并对其进行表征和研究溶剂对其诱导产生的AIE特性。这项研究将拓宽Cu NCs合成与应用的研究。
二、文献综述
金属纳米簇（MNCs）是由金属核与有机配体壳组成的粒径小于2 nm的纳米颗粒，并表现出类分子行为[1]。通常它们在可见光区不表现金属纳米颗粒所具有的表面等离子共振吸收，但是在可见光至近红外光区显示出荧光。MNCs具有大的Stokes位移、长的荧光寿命等优点[3]。与传统的荧光物质（如有机染料和量子点）相比，MNCs展现出优良的光稳定性、生物相容性和低细胞毒性[2]。由于MNCs的诸多优势，多种金属纳米簇（如Au、Ag、Cu、Pt NCs）已被合成并被应用于多个领域。相比于贵金属（如Au、Ag、Pt），金属Cu廉价易得，是合成纳米簇的优良材料[4]。
相比于有机染料和量子点，MNCs的荧光效率（Quantum yield，QY）相对较低，其主要原因是影响MNCs光物理性质因素的优化策略较少。现有策略包括聚集诱导发光、制造合金纳米簇、溶剂诱导聚集、离子诱导聚集等，其中聚集诱导发光策略倍受研究者关注。聚集诱导发光的原理是：在稀溶液中，AIE分子内部的一些基团有着活跃的相对运动（例如振动和转动），处于激发态的分子通过振动-转动形式将激发态的能量以热能等形式消耗，从而使其辐射跃迁释放能量的概率变小，荧光效率降低；而当这些分子聚集在一起时，彼此的牵制作用限制了分子内部的运动，因而经由分子内运动形式耗散能量的比例降低，以荧光发射消耗能量的比例增加，从而表现出荧光增强的现象[3]。已有研究表明，硫醇盐包覆的Cu NCs具有聚集诱导发光性质和长达微秒的衰减时间。多种含有硫醇的配体已被用于合成具有AIE效应的Cu NCs，如谷胱甘肽、青霉胺、半胱氨酸、十二烷硫醇等[5]。Zhifeng Cai等提出了一种简单、绿色的Cu NCs合成方法，在剧烈搅拌下利用抗坏血酸还原氯化铜与谷胱甘肽混合溶液合成谷胱甘肽包裹的Cu NCs，此Cu NCs在紫外光的照射下于426nm处显蓝色荧光，且具有极好的水溶性、稳定性和分散性[6]。此研究团队还利用水合肼为还原剂、酪氨酸为保护剂合成了酪氨酸包裹的Cu NCs，该纳米簇能发出蓝绿色荧光[7]。Dan Li等以二氢硫辛酸为保护配体，分别利用硼氢化钠、肼、四羟甲基氯化磷为还原剂合成了水溶性Cu NCs，其中以四羟甲基氯化磷为还原剂合成的Cu NCs在铝离子和锌离子作用下，表现出荧光增强[8]。
参阅以上文献，本项目拟以MPA为保护剂，通过选择合适的反应条件，在水相中合成具有AIE效应的Cu NCs。
三、研究内容及实验方法
参考已有硫醇包被的Cu NCs合成方法及其相关研究[9]，MPA与铜离子的物质的量之比、pH、反应时间、反应温度是决定Cu NCs成功合成的关键因素。通过优化上述反应条件，制备出具有良好光学性能的Cu NCs，并对其进行表征和研究溶剂对其诱导产生的AIE特性。
1、MPA与铜离子的物质的量之比优化
将固定量的铜（0.75 mM CuCl2·H2O）充分溶解在50 mL水中，加入不同量的巯基丙酸（2.5、6.25、12.5、18.7和25.0 mM），调节pH后反应10 min，用乙醇沉淀并离心，沉淀用乙醇清洗三次，将沉淀经真空干燥后，重新分散在100 mu;L水中充分混旋，加入900 mu;L DMSO，测量反应产物的荧光强度。产物的荧光强度随着铜离子与巯基丙酸物质的量比的变化而变化，通过选择合适的物质的量的比，使产物荧光值最大。
以酪蛋白介导Cu NCs的合成为例，随着酪蛋白浓度的增大，酪蛋白介导的Cu NCs荧光强度增大。
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