金納米粒子對硝基苯酚／硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文題目：金納米粒子對硝基苯酚硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能學(xué) 院： 食品科學(xué)與工程學(xué)院 姓 名： 吳雙 學(xué) 號： 20134788 專 業(yè)： 食品質(zhì)量與安全 班 級： 食安1302班 指導(dǎo)教師： 杜娟 職 稱：講師 二0 一 七 年 五 月金納米粒子對硝基苯酚硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能 目 錄摘要IAbstractII引言11 材料與方法21.1 試驗材料21.2 主要儀器設(shè)備21.3 試驗方法21.3.1 試劑的配制21.3.2 香水百合總黃酮提取液的制備31.3.3 金納米粒子的合成31.3.4 金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉的催化性能31.3.5 金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉的催化性能32 結(jié)果與討論42.1 金納米粒子的紫外光譜42.2 金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能52.2.1 以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能52.2.2 以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能52.3 金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能62.3.1 以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能62.3.2 以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能73 結(jié)論8參考文獻(xiàn)9致謝10.摘要本論文以硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)為典型特征反應(yīng)考察了不同極性黃酮作為還原劑合成金納米粒子的催化性能。分別用蘆丁和香水百合總黃酮提取液與氯金酸反應(yīng)合成金納米粒子，再通過硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)來考察金納米粒子的催化性能。試驗結(jié)果表明，以蘆丁或香水百合總黃酮提取液為還原劑均能生成金納米粒子，最大吸收峰分別位于522nm和532nm處，以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，在0-3min內(nèi)完成了催化，以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，在0-5.5min內(nèi)完成了催化。對于鄰硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子，在0-3.5min內(nèi)完成了催化。以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子，在0-4min內(nèi)完成了催化。說明無論是以蘆丁還是香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子均能催化對硝基苯酚或鄰硝基苯酚與硼氫化鈉反應(yīng)的體系。這兩種金納米粒子都具有較強(qiáng)的催化性能，也可用于其他反應(yīng)的催化中。 關(guān)鍵詞：黃酮；硝基苯酚；金納米粒子；催化性能IIAbstractThis paper studies the catalytic properties of different polar flavones as reductant synthesis gold nanoparticles in response to the reaction of nitrophenol and sodium borohydride. With rutin and perfume lily extract and flavonoids as the acid reaction synthesis of gold nanoparticles, and then by the reaction of nitro phenol with sodium borohydride to examine catalytic properties of gold nanoparticles. Test results show that total flavonoids rutin or perfume lily extract as the reducing agent can generate gold nanoparticles, the maximum absorption peak is located at 522 nm and 532 nm, respectively with rutin as reductant synthesis of gold nanoparticles on the nitro phenol with sodium borohydride reaction system, finish the catalytic in the 0 to 3 min, perfume lily flavonoids extract as the reducing agent synthesis of gold nanoparticles on the nitro phenol with sodium borohydride reaction system, completed the catalytic within 0-5.5 min. In the reaction system of the o-nitrophenol and borohydride sodium, the gold nanoparticles synthesized by lutin for reducing agent were completed in 0-3.5 min. The gold nanoparticles synthesized by the flavonoids, which were synthesized from the flavonoids, were completed in 0-4min. Explain whether or perfume lily flavonoids extract rutin as reductant synthesis of gold nanoparticles can catalytic nitro phenol or neighbouring nitrophenol react with sodium borohydride system. Both of these nanoparticles have strong catalytic properties and can be used in catalysis of other reactions.Key words: flavone; nitrophenol; gold nanoparticles; catalytic activityIV引言金納米粒子的光學(xué)、電子、催化等特殊的物理性質(zhì)引起了人們研究興趣和關(guān)注，而這些特殊的物理化學(xué)性質(zhì)主要取決于它們的形狀、大小和表面形態(tài)。近年來已經(jīng)有許多合成方法可以合成不同大小和形態(tài)的金納米粒子1。眾多研究表明植物提取液中的黃酮是用來合成金納米的主要活性成分。黃酮能夠通過羰基或p電子吸附在金納米的表面2。這一相互作用機(jī)制將酮類轉(zhuǎn)換成羰基酸，從而起到對金屬離子的還原作用，這些性質(zhì)使得黃酮成為合成金納米的極好的還原劑與穩(wěn)定劑3。金納米因具有大的比表面積，可作為催化劑在還原、氫化、電化學(xué)催化和有機(jī)反應(yīng)中表現(xiàn)出高選擇性和高活性4。目前，已經(jīng)有文獻(xiàn)報道無論是哪種形狀的金納米粒子都具有催化性能，如金納米催化材料可分為聚合物基彈性網(wǎng)絡(luò)、中空球形、核殼型、蛋殼型及其他類型等5，因此也考慮用來研究以不同黃酮為原料合成的金納米粒子的催化性能。 本論文分別以蘆丁和香水百合總黃酮提取液與氯金酸反應(yīng)合成金納米粒子，再通過硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)來考察金納米粒子的催化性能。試驗結(jié)果表明合成的金納米粒子對硼氫化鈉還原硝基苯酚具有很好的催化作用。1 材料與方法1.1 試驗材料試劑名稱規(guī)格產(chǎn)家磷酸分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司冰乙酸分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司硼酸分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司95%乙醇分析純天津市大茂化學(xué)試劑廠蘆丁分析純上海潤捷化學(xué)試劑有限公司氫氧化鈉分析純天津市恒興試劑有限公司硼氫化鈉分析純上海阿拉丁生化科技股份有限公司對硝基苯酚分析純上海阿拉丁生化科技股份有限公司鄰硝基苯酚分析純上海阿拉丁生化科技股份有限公司百合花試驗材料江西農(nóng)大商業(yè)街花店氯金酸分析純凱瑪生化（天津）有限公司1.2 主要儀器設(shè)備儀器名稱產(chǎn)家SPECORD 200 紫外可見分光光度計德國耶拿分析儀器公司BS224S 電子天平賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋國華電器有限公司移液槍大龍興創(chuàng)實驗儀器(北京)有限公司石英比色皿宜興市譜析光學(xué)元件有限公司1.3 試驗方法1.3.1 試劑的配制對硝基苯酚溶液的配制:在分析天平上稱取0.0695g的對硝基苯酚，用蒸餾水溶解并定容至50mL，配制成濃度為110-2M的儲備液,避光保存。鄰硝基苯酚溶液的配制:在分析天平上稱取0.0695g的鄰硝基苯酚，用蒸餾水溶解并定容至50mL，配制成濃度110-2M的儲備液，避光保存。 硼氫化鈉溶液的配制:在分析天平上稱取0.1892g的硼氫化鈉，用蒸餾水溶解并定容至50mL，配制成濃度110-1M溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。蘆丁的配制；在分析天平上稱取0.1832g蘆丁干品，用蒸餾水溶解并定容到100mL，再向其加入4mL的NaOH使其充分溶解，即可得到310-3M的蘆丁樣品。B-R緩沖液A液的配制:在分析天平上稱取0.98g的磷酸、0.618g的硼酸、0.6g的醋酸用蒸餾水溶解并定容到250mL，即可配置成0.04mol/L磷酸、硼酸和醋酸。B-R緩沖液B液的配制：在分析天平上稱取0.1g的氫氧化鈉用蒸餾水溶解并定容到100mL，即可配制成0.2mol/L的NaOH。PH=6.8緩沖溶液的配制使用時用0.2mol/LNaOH溶液調(diào)至，在100mL磷酸、硼酸和醋酸三種酸的混合液中，向其中加入50mL氫氧化鈉即可調(diào)至成PH=6.8 B-R緩沖液。1.3.2 香水百合總黃酮提取液的制備準(zhǔn)確稱取0.5g干燥后的香水百合粉末，以70%乙醇水溶液為提取劑，料液比為1:30，在50下水浴提取1.5h，過濾，提取液以70%乙醇定容至100mL。1.3.3 金納米粒子的合成1.3.3.1 以蘆丁為還原劑金納米粒子的合成分別取氯金酸1%m/v原液0.2mL，蘆丁310-3M 0.5mL，PH=6.8 B-R緩沖液1mL，在比色管中加水定容至5mL，70水浴加熱反應(yīng)45min。1.3.3.2 以香水百合總黃酮提取液為還原劑金納米粒子的合成分別取氯金酸1%m/v原液0.2mL，百合提取液0.1mL，PH=6.8 B-R緩沖液1mL，在比色管中加水定容至5mL，70水浴加熱反應(yīng)45min。1.3.4 金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉的催化性能6反應(yīng)選用規(guī)格為1cm的石英比色皿，首先向比色皿中加入一定體積的水，再加入 110-2M對硝基苯酚溶液30L和一定量的金納米粒子溶液，充分混勻，再加入110-1M硼氫化鈉溶液200L，然后迅速將比色皿放入紫外-可見分光光度計中測定，在波長于250nm-600nm范圍內(nèi)掃描，觀察吸光度隨時間的變化。1.3.5 金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉的催化性能 反應(yīng)選用規(guī)格為1cm的石英比色皿，首先向比色皿中加入一定體積的水，再加入 110-2M鄰硝基苯酚溶液30L和一定量的金納米粒子溶液，充分混勻，再加入110-1M硼氫化鈉溶液200L，然后迅速將比色皿放入紫外-可見分光光度計中測定，在波長于250nm-600nm范圍內(nèi)掃描，觀察吸光度隨時間的變化。2 結(jié)果與討論2.1 金納米粒子的紫外光譜 圖1 以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子的紫外光譜Fig.1 The ultraviolet spectra of gold nanoparticles synthesized by lutin圖1是以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子的紫外光譜，從圖中可以看出以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子在522nm處有最大的吸收峰，說明此時已經(jīng)生成了金納米粒子。 圖2以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子的紫外光譜Fig.2 The ultraviolet spectra of gold nanoparticles synthesized by the flavonoid extraction liquid of the perfume lily圖2是以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子的紫外光譜，從圖中可以看出以百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子在532nm處有最大的吸收峰，說明此時已經(jīng)生成了金納米粒子。2.2 金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能對硝基苯酚水溶液的吸收峰位于317nm附近，當(dāng)溶液中加入硼氫化鈉后，溶液呈堿性，促進(jìn)對硝基苯酚解離，使得對硝基苯酚溶液的吸收峰出現(xiàn)在400nm處，在無金納米粒子的存在下溶液在400nm處吸光度不發(fā)生反應(yīng)變化，當(dāng)加入金納米粒子后，400nm處吸收峰逐漸降低，而300nm處出現(xiàn)了新的吸收峰，此時300nm處為對氨基苯酚的吸收峰，說明在金納米粒子得催化下對硝基苯酚正在轉(zhuǎn)變成對氨基苯酚7,8。2.2.1 以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能 圖3以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚反應(yīng)體系的系列紫外光譜Fig.3 A series of UV spectra of sodium borohydride reducing p-nitrophenol reaction system were prepared by using gold nanoparticles synthesized with rutin as reducing agent圖3是反應(yīng)過程中測定的紫外-可見吸收光譜圖，隨著反應(yīng)的進(jìn)行400nm處吸收峰在逐漸減小，待反應(yīng)進(jìn)行到3min左右時，400nm處的吸收峰幾乎完全消失，而300nm處出現(xiàn)較為明顯的升高，說明以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子能夠催化反應(yīng)，反應(yīng)能夠在3min內(nèi)完成。2.2.2 以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能 圖4以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚反應(yīng)體系的系列紫外光譜Fig.4 A series of UV spectra of the reaction system for the reduction of p-nitrophenol to sodium borohydride were prepared using gold nanoparticles synthesized from the extract of perfume lily as a reducing agent圖4是反應(yīng)過程中測定的紫外-可見吸收光譜圖，隨著反應(yīng)的進(jìn)行400nm處吸收峰在逐漸減小，待反應(yīng)進(jìn)行到5.5min左右時，400nm處的吸收峰幾乎完全消失，而300nm處出現(xiàn)較為明顯的升高，說明以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子能夠催化反應(yīng)，反應(yīng)能夠在5.5min內(nèi)完成。2.3 金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能鄰硝基苯酚水溶液的吸收峰位于270nm附近，當(dāng)溶液中加入硼氫化鈉后，溶液呈堿性，促進(jìn)鄰硝基苯酚解離，使得鄰硝基苯酚溶液的吸收峰出現(xiàn)在415nm處，在無金納米粒子的存在下溶液在415nm處吸光度不發(fā)生反應(yīng)變化，當(dāng)加入金納米粒子后，415nm處吸收峰逐漸降低，而283nm處出現(xiàn)了新的吸收峰，此時283nm處為鄰氨基苯酚的吸收峰，說明在金納米粒子得催化下鄰硝基苯酚正在轉(zhuǎn)變成鄰氨基苯酚7,8。2.3.1 以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能 圖5以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子催化硼氫化鈉還原鄰硝基苯酚反應(yīng)體系的系列紫外光譜Fig.5 A series of UV spectra for the reaction of sodium borohydride with sodium nitrate were prepared by using gold nanoparticles synthesized with rutin as reducing agent圖5是反應(yīng)過程中測定的紫外-可見吸收光譜圖，隨著反應(yīng)的進(jìn)行415nm處吸收峰在逐漸減小，待反應(yīng)進(jìn)行到3.5min左右時，415nm處的吸收峰幾乎完全消失，而283nm處出現(xiàn)較為明顯的升高，說明以蘆丁為原料合成的金納米粒子能夠催化反應(yīng)，反應(yīng)能夠在3.5min內(nèi)完成。2.3.2 以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子對鄰硝基苯酚/硼氫化鈉反應(yīng)體系的催化性能 圖6以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子催化硼氫化鈉還原鄰硝基苯酚反應(yīng)體系的系列紫外光譜Fig.6 A series of UV spectra of sodium borohydride reducing reaction system were prepared by the synthesis of gold nanoparticles with perfume and Lily flavonoids as reducing agents圖6是反應(yīng)過程中測定的紫外-可見吸收光譜圖，隨著反應(yīng)的進(jìn)行415nm處吸收峰在逐漸減小，待反應(yīng)進(jìn)行到4min左右時，415nm處的吸收峰幾乎完全消失，而283nm處出現(xiàn)較為明顯的升高，說明以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子能夠催化反應(yīng)，反應(yīng)能夠在4min內(nèi)完成。3 結(jié)論本文以蘆丁和香水百合總黃酮提取液為還原劑合成金納米粒子，再通過硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)來考察金納米粒子的催化性能。結(jié)果表明以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，在0-3min內(nèi)完成了催化反應(yīng)。以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子對對硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，在0-5.5min內(nèi)完成了催化反應(yīng)。對于鄰硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，以蘆丁為還原劑合成的金納米粒子對鄰硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，在0-3.5min內(nèi)完成了催化反應(yīng)。以香水百合總黃酮提取液為還原劑合成的金納米粒子對鄰硝基苯酚與硼氫化鈉的反應(yīng)體系，在0-4min內(nèi)完成了催化反應(yīng)。說明無論是以蘆丁還是香水百合總黃酮提取液為還原劑合成金納米粒子對于對硝基苯酚或鄰硝基苯酚與硼氫化鈉反應(yīng)體系都具有很好的催化效果。結(jié)果說明這兩種金納米粒子都有很好的催化效果，可用于其他的催化反應(yīng)中。參考文獻(xiàn)1 周睿璐, 付大友, 袁東,等. 納米金的制備、表征及應(yīng)用研究J. 四川理工學(xué)院學(xué)報(自科版), 2016, 29(3)：14-18