金、銀納米粒子的合成以及表面光譜特征和應(yīng)用.pdf

1、納米材料所取得的進(jìn)步證明了其在合成化學(xué)、材料科學(xué)、物理、生物等眾多科技領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展前景，尤其是金屬納米材料所具有的特殊物理和化學(xué)性質(zhì)使其在電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和催化等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)出了很好的應(yīng)用特性。因此對于貴金屬的金、銀納米顆粒的制備與研究一直是科技工作者研究的重點(diǎn)，對于金、銀納米金屬顆粒的可控制備及性能的研究報(bào)導(dǎo)很多。盡管如此，目前對于金、銀納米金屬顆粒有序結(jié)構(gòu)的制備與組裝等方面的研究成果有限。另外，金屬納米顆粒因小尺寸效應(yīng)、宏觀量

2、子隧道效應(yīng)、介電限域效應(yīng)等，所以具有了金屬塊體所沒有的特殊的物理性能。特別是金屬納米顆粒所具有的表面等離子體，使金屬納米顆粒具有了很好的光學(xué)特性。尤其近幾年來，隨著金、銀等金屬納米顆粒的表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)的進(jìn)一步確認(rèn)，對于金、銀等金屬納米顆粒光學(xué)性能方面的研究已經(jīng)成為納米材料研究領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)。表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一種研究分子與金屬表面作用的高靈敏度分析工具。目前人們普遍的看法是，金屬表面納米尺度(5-100n

3、m)或原子尺度(吸附原子或原子簇)的粗糙度是獲得SERS效應(yīng)的關(guān)鍵。SERS效應(yīng)的強(qiáng)弱不僅和金屬的性質(zhì)、入射光的頻率有關(guān)，而且還與金屬納米結(jié)構(gòu)的顆粒大小、形狀及顆粒之間的間距有關(guān)。因而對SERS基底的研究不僅能極大的拓寬SERS的應(yīng)用范圍；提供適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠頇z驗(yàn)SERS理論從而促進(jìn)人們對SERS機(jī)理的認(rèn)識；同時還有利于深入研究表面納米結(jié)構(gòu)體系的各種獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。
　　鑒于此，本論文也將對制備出的金、銀等納米有序結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能

4、進(jìn)行研究，以期獲得有價值的研究結(jié)果.圍繞金、銀納米有序結(jié)構(gòu)的制備及光學(xué)性能研究為主要內(nèi)容，采取的主要技術(shù)路線確立如下：第一，探索制備具有較高SERS活性和穩(wěn)定性基底的新方法;第二，制備過程中實(shí)現(xiàn)對納米粒子大小、形貌和晶體結(jié)構(gòu)的控制，以合成出具有各向異性的納米粒子，并研究其SERS活性。本論文通過合成金、銀納米粒子，采用自組裝技術(shù)，在玻璃表面構(gòu)筑有序的納米結(jié)構(gòu)，建立表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）研究金屬/分子/金屬界面電荷轉(zhuǎn)移的新技術(shù)，對金

5、屬納米粒子組裝陣列中功能分子的界面行為進(jìn)行詳盡研究，為微/納電子器件的基礎(chǔ)問題研究探索新的途徑。本論文主要開展了以下三方面工作：
　　1.合成粒度分布均勻、性能穩(wěn)定的金、銀溶膠，采用自組裝方法，分別以對巰基苯胺和1,4-二巰基苯為耦聯(lián)分子，在玻璃片基底表面上構(gòu)筑了銀納米粒子的單層、雙層和三層有序結(jié)構(gòu)。利用UV-Visiable技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在組裝結(jié)構(gòu)中銀納米粒子之間的相互作用對表面等離子體共振的影響，利用 SERS技術(shù)研究在不同結(jié)構(gòu)的

6、銀納米粒子組裝體中偶聯(lián)分子的拉曼散射信號的強(qiáng)弱及其影響因素。
　　2.采用化學(xué)合成方法制備的銀納米線，粒徑均勻、性能穩(wěn)定。采用自組裝方法，分別以對巰基苯胺為耦聯(lián)分子，SEM表明在銀納米線表面上構(gòu)筑了金、銀納米粒子/PATP/銀納米線的有序結(jié)構(gòu)。表面增強(qiáng)拉曼光譜研究表明，在有序金、銀納米粒子/PATP/銀納米線組裝體中偶聯(lián)分子的拉曼散射得到很大增強(qiáng)，其中對巰基苯胺的拉曼散射增強(qiáng)效應(yīng)主要來自金、銀納米粒子與銀納米線間的電荷轉(zhuǎn)移。

7、>　　3.本文經(jīng)由化學(xué)合成方法來制備不同形狀的金納米材料，合成了均勻的球形，星型，內(nèi)球狀、花形等金納米粒子。探討溫度、反應(yīng)物濃度對產(chǎn)物生長方式和顆粒形貌的影響，并研究不同形狀的金納米顆粒的形成機(jī)理。考察了金納米粒子形狀對其表面等離子體共振的影響，并以MBA、R6G為探針分子，應(yīng)用傅里葉變換拉曼光譜儀研究不同形狀的金納米粒子作為基底的拉曼增強(qiáng)作用。通過增強(qiáng)因子的計(jì)算以及粒子穩(wěn)定性的研究，進(jìn)一步探索了這種納米粒子作為SERS基底在痕量檢測和