金屬表面增強(qiáng)紅外材料的制備及研究應(yīng)用.pdf

1、金屬納米薄膜因具有特殊的光學(xué)性質(zhì)，使吸附在其表面上的分子的紅外吸收得以增強(qiáng)，產(chǎn)生表面增強(qiáng)紅外吸收(SEIRA)效應(yīng)。金屬納米顆粒的形狀、尺寸決定了薄膜的SEIRA效應(yīng)，因此制備可控形狀大小的金屬納米薄膜對(duì)SEIRAS至關(guān)重要。Ag，Au，由于其廣泛的應(yīng)用和穩(wěn)定性而被大量研究，但是其價(jià)格昂貴，而銅由于價(jià)格便宜常用來替代金銀的使用。本文以金屬銅為沉積金屬，制備了表面增強(qiáng)紅外活性基底。應(yīng)用紅外光譜儀，拉曼光譜儀，掃描電子顯微鏡等對(duì)制備的基底進(jìn)

2、行了表征，對(duì)增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行了初步的探討，并將制備的基底應(yīng)用到生物化學(xué)樣品的檢測(cè)中。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.利用電化學(xué)沉積法，化學(xué)沉積法分別在ITO導(dǎo)電玻璃和金屬Ge片上沉積金屬銅納米粒子，以二巰基丁二酸為探針分子，利用紅外光譜儀檢測(cè)其紅外光譜，研究其增強(qiáng)效果。探討了不同制備條件對(duì)所制備活性基底增強(qiáng)效果的影響，摸索了利用表面活性劑制備可控形貌的納米銅膜的規(guī)律。結(jié)果表明電化學(xué)沉積法的最佳制備條件為:10-1mol/l CuSO4，7

3、.2ml二乙醇胺為表面活性劑，電壓為2v，時(shí)間為30s，pH為6.53時(shí)所制備的銅納米粒子具有最好的增強(qiáng)效果;化學(xué)沉積法的最佳制備條件為:10-3mol/l CuSO4，以1ml三乙醇胺為表面活性劑，沉積時(shí)間為8h時(shí)所制備的銅納米粒子有最強(qiáng)的增強(qiáng)效果。
　　2.以鄰硝基苯胺和二巰基丁二酸為探針分子，分別考察了它們?cè)谒苽涞你~納米粒子上的表面增強(qiáng)紅外光譜，發(fā)現(xiàn)鄰硝基苯胺在電化學(xué)沉積法制備的銅納米粒子上有增強(qiáng)效果且峰位未發(fā)生變化，乙醇

4、清洗后觀察不到信號(hào)，其增強(qiáng)原因可能是電磁場(chǎng)作用和物理吸附，而在化學(xué)沉積法制備的銅納米粒子上觀察不到信號(hào)，無增強(qiáng)效果;二巰基丁二酸分子在電化學(xué)沉積和化學(xué)沉積制備的銅納米粒子上都有紅外增強(qiáng)效應(yīng)，但紅外光譜的峰位發(fā)生了變化，且用乙醇清洗后仍有增強(qiáng)效果，由此推測(cè)其產(chǎn)生增強(qiáng)的主要原因是電磁場(chǎng)作用和和化學(xué)吸附。
　　通過掃描電子顯微鏡表征制備的銅納米粒子的形貌，結(jié)果顯示:在電解液中添加表面活性劑（三乙醇胺，二乙醇胺），通過調(diào)節(jié)電解液的pH值，

5、可制得可控形貌的銅納米粒子。在pH接近中性及偏堿性的條件下，銅納米粒子的形狀為球形，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)繼續(xù)增大pH至9-10時(shí)粒子仍為球形;在pH值為6.80時(shí)，納米粒子小球開始部分粘接;隨著pH值繼續(xù)減小，銅納米粒子由球形變?yōu)閴K體并出現(xiàn)堆積，最后在pH為3.13時(shí)，銅納米粒子的形狀變?yōu)轭愔?。?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于探針分子鄰硝基苯胺并非所制得的各種形貌的銅納米粒子均有表面增強(qiáng)效應(yīng)，只有用二乙醇胺作為表面活性劑，pH為6.53時(shí)所制備的銅納米粒子具有

6、最好的增強(qiáng)效果。該方法制備的銅納米粒子分布較為均勻分散，粒徑在300nm左右。用二巰基丁二酸作為探針分子，考察了化學(xué)沉積法所制備的銅納米粒子的表面增強(qiáng)效應(yīng)。結(jié)果表明:材料的表面增強(qiáng)紅外效應(yīng)受入射光和入射角影響，因此用于衰減全反射檢測(cè)的SEIRA材料和用于透射檢測(cè)的SEIRA材料無論是材料的厚度還是形貌上均有不同。本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)采用化學(xué)沉積法所制備的銅粒子，對(duì)于AIR增強(qiáng)效果最好的銅膜材料的粒子尺寸在100nm左右，而用于透射測(cè)量的粒子尺寸