成果推介：高稳定单分散纳米硒和纳米金的绿色合成工艺

高稳定单分散纳米硒和纳米金的

绿色合成工艺

1. 痛点问题

纳米硒主要有无定形和晶形两种形态，是除了硅和锗之外的重要元素半导体。晶体纳米硒由于其熔点低（~490 K）、光导率高（~8×104 S/cm）、化学活性高等优点，在传感器、整流器、曝光元器件、光电池、静电复印等领域应用广泛。同时，无定形纳米硒因其生物活性良好，可以起到拮抗有害重金属、调节免疫、抗癌、抗氧化等重要作用。而现有的纳米硒制备方法，大部分都是基于水热、声化学、电化学、光催化或微生物的办法，或是借助于表面活性剂的修饰，受高温、高压、催化剂等技术因素限制，制备过程复杂、能源消耗高。因此，亟需开发一种快速、简便、环境友好的纳米硒制备技术。

纳米金由于其作为分子标记、诊断成像和催化的功能而广泛应用于材料科学、生物技术和有机化学领域。纳米金颗粒的尺寸对其应用具有重要影响。目前，金纳米材料的制备及尺寸调控技术包括以下两种：1）物理方法，如脉冲激光烧灼、电弧放电，能耗高、仪器设备昂贵，不易推广应用；2）化学方法，如水热和溶剂热技术，包括传统的的柠檬酸还原、使用抗坏血酸的种子生长法以及使用硫醇、胺、胶束、树枝状聚合物的多种热化学和光化学技术，通常需要添加大量表面活性剂或聚合物作为纳米金合成的结构导向剂或稳定剂。添加的这些物质降低了所得纳米金的纯度，而且制得的纳米金的粒径尺度差异较大（粒径范围8~300 nm）、形貌不规整。因此，亟需开发一种绿色、高效、温和、可获得高纯度纳米金的制备技术。

2. 解决方案

研究团队开发了利用小分子双酮（LDK）进行绿色纳米合成的技术。在紫外辐照体系中，LDK可将高毒性的亚硒酸转化为无毒的硒纳米球(SeNSs)。所得SeNSs为三方相单晶，具有良好的光电特性。在热力学和光化学体系中均可合成AuNPs，从而实现纳米颗粒的绿色高效合成和毒性类金属的资源化回收。

3. 竞争优势分析

目前见诸报道的光化学合成纳米颗粒的方法，通常采用丙酮或芳香酮作为光解自由基的前驱体。然而，丙酮的光化学活性很低，且需要大量稳定剂，而芳香酮水溶性差，在光解过程中生成有机聚合物颗粒，影响所得纳米颗粒的纯度。相较于被广泛研究的丙酮和芳香酮，LDK在光还原转化亚硒酸为SeNSs时有两个突出的优势：(1) 无需结构导向剂，即可生成尺寸均一可控的SeNSs；(2) LDK兼具光还原剂和封端剂两重角色，所得SeNSs无需额外的稳定剂，即可在水中稳定分散长达15个月以上。

相较于SeNSs的合成，利用LDK合成AuNPs具有更多的优势：LDK可与金离子配位，无需光照即可将金离子转化为单质金。所得纳米颗粒的高纯度确保了其在许多场景中的适用性。

4. 市场应用前景

利用小分子双酮合成金和硒纳米颗粒，不需要额外的稳定剂和复杂的操作，在常温、常压下即可获得纯度高、形貌可控的纳米颗粒。所得SeNPs可用于整流器等光电器件的制备或者保健药物，AuNPs可以在光致发光成像分析中作为探针。这一方法也适用于其他一些贵金属，如钯和铂的纳米合成，用于生物医学检测。

5. 知识产权

[1] 张淑娟, 张丽, 甘永海, 吴兵党, 陈志豪, 韦霜霜. 一种制备水溶性纳米金的方法. 公开号: CN113351876A

[2] 张淑娟, 张丽, 任杰, 张驰, 吴兵党, 甘永海, 陈志豪. 一种光化学制备纳米硒的方法. 公开号: CN110395700A