- 毕业设计内容与意义
金属纳米簇（Metal nanoclusters，MNCs）与常规纳米颗粒相比，具有低毒性、长的荧光寿命、光稳定性良好以及优良的催化性能等特殊性质而被广泛关注，其中金、银等贵金属纳米簇的相关研究已被大量报道[1]。与金、银纳米簇相比，铜纳米簇（CuNCs）不但具有毒性小、Stokes位移大等优点，而且成本低、易获取、生物相容性高[2]，具有良好的运用前景。本项目采用水相合成法，在硫辛酸溶液中，采用硼氢化钠作为还原剂，制备出二氢硫辛酸包覆的铜纳米簇，并通过合成条件的优化（例如硫辛酸与铜离子的物质的量之比、硼氢化钠的物质的量、pH、反应时间、反应温度等）制备出具有良好光学性能的CuNCs，并对其进行表征和研究溶剂对其产生的聚集诱导发光特性。
- 文献综述
金属纳米簇（MNCs）通常由几个到几百个金属原子以特殊方式堆积组成，是一种具有荧光性能的纳米材料，由于其特殊的量子尺寸效应，MNCs表现出不同于金属原子和金属纳米颗粒的特性，具有类似分子的性质[2]，且具有出色的光稳定性和低毒性等优势，最引人注意的是MNCs的长Stokes位移和长荧光寿命等荧光特性[1]，这使其在催化、生物分子检测、生物成像等领域具有良好的应用前景[3]。
传统荧光材料在浓度高时由于分子之间的相互碰撞增加，使内部能量转换和非辐射跃迁的概率增加，从而容易引起荧光猝灭，但MNCs具有聚集诱导发光（Aggregation induced emission，AIE）效应。AIE效应是由唐本忠院士课题组在实验中发现的，是指分子在溶液中不发光或几乎不发光，但在聚集时发光大大增加[4]。MNCs的AIE效应一开始被认为是某些有机荧光团产生的现象，但后来发现MNCs的非辐射驰豫会限制荧光量子产率（Quantum yield，QY），而聚集可以显著抑制振动、转动和扭转运动，据此推测可以通过聚集限制非辐射驰豫来增强荧光[1]。AIE效应的主要机理一般被认为是分子内运动受阻（Restriction of intramolecular motions，RIM），即聚集态时分子内的某些基团运动受限，减弱了非辐射跃迁的消耗。MNCs相比于量子点和具有AIE效应的有机染料来说，虽然表现出较低的毒性和令人满意的肾脏清除能力[1]，但其荧光QY较低，限制了MNCs的应用。
过去几年，Au、Ag等贵金属纳米簇的相关研究广泛报道，有关Cu纳米簇的研究虽然较少，但Cu作为非贵金属，具有成本低、储量高、易获得的优点，在合成纳米簇方面具有潜力。针对MNCs荧光量子产率低等缺点，可以通过制成合金纳米簇、二维剥离层状双氢氧化物（ELDH）纳米片、制备纳米凝胶、利用金属有机骨架[1]等方法来进行改善。在长期研究中，人们发现保护配体对MNCs的荧光有重要影响，利用保护配体的模板法被认为是制备具有AIE效应的MNCs的有效办法，常用合成模板有小分子巯基化合物、树枝大分子、多肽蛋白质、寡核苷酸、DNA[2]等。其中使用小分子巯基化合物二氢硫辛酸（DHLA）的方法已有多篇相关研究，Adhikari[5]等利用硫辛酸（LA）合成AgNCs，该方法以硼氢化钠为还原剂，将LA还原成DHLA，再以DHLA为模板合成AgNCs。Tingyao Zhou[6]等利用LA合成CuNCs，该方法使用四羟甲基氯化磷（THPC）为还原剂，从而获得DHLA模板。Dan Li[7]等以硼氢化钠为还原剂，利用LA合成CuNCs。
- 研究内容及实验方法
参考以往有关DHLA包裹的CuNCs的合成的研究，根据CuNCs具有AIE效应的性质，拟通过合成过程中投料配比、反应pH、反应时间等条件的控制，研究合成DHLA包裹的CuNCs的最适条件。
- 荧光光谱
CuNCs应发出橙色荧光，将产品加入比色皿后，其激发光谱和发射光谱应可见明显的荧光峰。以Tingyao Zhou合成的DHLA-CuNCs为例：
Fig.1 紫外-可见吸收光谱和荧光光谱
Abs：吸收光谱；Ex：激发光谱；Em：发射光谱
图中b可见CuNCs在365nm下呈现橙色荧光，其激发光谱显示在365nm左右有荧光峰，发射光谱显示在590nm左右有荧光峰[6]。
- 反应条件的优化
拟将0.18mmol CuCl2· 2H2O配置成25mL水溶液，选择不同的投料配比、pH、反应时间进行合成，筛选最佳合成条件。
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