貴金屬納米顆粒的形貌控制合成、自組裝與表面增強(qiáng)拉曼散射性質(zhì).pdf

1、本論文研究的是貴金屬納米顆粒的形貌控制合成、自組裝及其表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)性質(zhì)。正文包括五部分內(nèi)容：第一章是緒論，主要是介紹貴金屬納米顆粒的液相法合成和自組裝方面的一些最新進(jìn)展，并簡(jiǎn)要介紹了貴金屬納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)與催化性質(zhì)；第二章講述的是在水溶液中以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為包覆劑制備不同形貌的鈀納米顆粒；第三章討論的是通過(guò)蒸發(fā)溶液的方法實(shí)現(xiàn)鈀納米立方體的三維自組裝;第四章介紹了通過(guò)控制銀納米顆粒的聚集制備具有不同表面形貌

2、的花狀銀納米球，并研究了這些銀納米球的SERS性能；第五章介紹的是一維銀納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備與生長(zhǎng)機(jī)制研究。第二至第五章的具體內(nèi)容如下：
　　 1.第二章：本章研究了以CTAB為包覆劑，以抗壞血酸鈉為還原劑，在水溶液中合成鈀納米顆粒的問(wèn)題。在該研究中，我們發(fā)展出了一種高產(chǎn)率的合成鈀納米立方體(產(chǎn)率～95％)和鈀納米星形二十面體(產(chǎn)率～65％)的方法。我們?cè)谠撗芯恐羞€重點(diǎn)分析了不同形貌納米顆粒的生長(zhǎng)機(jī)理。納米顆粒的形成經(jīng)歷兩個(gè)過(guò)程：

3、成核與生長(zhǎng)。在成核階段，如何控制各種孿晶結(jié)構(gòu)晶核的產(chǎn)率是關(guān)鍵；在生長(zhǎng)階段，如何控制不同晶面的生長(zhǎng)速率是關(guān)鍵。很多實(shí)驗(yàn)條件都能夠影響顆粒的成核與生長(zhǎng)，在該研究中我們關(guān)注的主要是包覆劑的影響。在以前的研究中，人們更多關(guān)注的是包覆劑在晶體面上的選擇性吸附從而對(duì)不同晶面生長(zhǎng)速率的影響。在我們的研究中，我們同時(shí)關(guān)注了包覆劑對(duì)成核與生長(zhǎng)的影響，只有這樣，我們才能全面理解在納米顆粒的形成過(guò)程中包覆劑所產(chǎn)生的影響。本章還研究了鈀納米顆粒的表面等離子體共

4、振和表面增強(qiáng)拉曼散射性質(zhì)。
　　 2.第三章：我們發(fā)展了一種實(shí)現(xiàn)鈀納米立方體三維自組裝的方法。納米立方體很容易實(shí)現(xiàn)二維正方排列，但其三維自組裝卻困難的多。這里的關(guān)鍵是要在納米立方體之間引入合適的相互作用力。我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)緩慢的蒸發(fā)含有合適濃度的CTAB和鈀納米立方體的水溶液，可以緩慢的增加鈀納米立方體與溶液之間的疏水相互作用，從而使得納米立方體以有序的方式聚集在一起。這樣，我們就得到了由鈀納米立方體組裝成的具有簡(jiǎn)立方結(jié)構(gòu)的微米立

5、方體。通過(guò)改變蒸發(fā)溫度可以在一定范圍內(nèi)調(diào)控這些微米立方體的尺寸。這種組裝方法不依賴于鈀材料的性質(zhì)，因而可以用來(lái)組裝其他貴金屬材料的納米立方體。我們就用同樣的方法實(shí)現(xiàn)了銀納米立方體的三維自組裝。
　　 3.第四章：本章我們發(fā)展了一種制備有著特殊表面形貌的花狀銀納米球的方法。這些花狀銀納米球是由較小的初始銀納米顆粒聚集形成的。我們實(shí)現(xiàn)這些銀納米顆粒聚集的方法是降低作為穩(wěn)定劑使用的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的量，并且，通過(guò)控制PVP的量

6、我們還能夠調(diào)控由銀納米顆粒聚集形成的花狀銀納米球的尺寸。另外，我們通過(guò)向反應(yīng)液中引入少量離子型包覆劑(檸檬酸鈉或十二烷基硫酸鈉)的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)花狀銀納米球表面形貌的控制。引入少量離子型的包覆劑之后，初始銀納米顆粒的形貌發(fā)生了很大的變化，從而由這些納米顆粒聚集形成的花狀銀納米球的表面形貌也發(fā)生了很大的變化。在通常的合成中，包覆劑主要起兩個(gè)作用：穩(wěn)定顆粒和控制顆粒的形貌。我們方法的新穎之處在于，我們選擇了兩種不同類型的包覆劑(非離子型的包覆

7、劑PVP與離子型的包覆劑)，讓它們分別起著穩(wěn)定顆粒和控制顆粒形貌的作用。因?yàn)榭梢苑謩e改變這兩種包覆劑的量，所以我們可以更好的控制產(chǎn)物的尺寸和形貌。我們發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于通常非聚集的球形銀納米顆粒，表面有著很多尖端突起的花狀銀納米球表現(xiàn)出更優(yōu)異的SERS性質(zhì)。
　　 4.第五章：在本工作中我們制備了兩種分別被稱為棒-針異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)(rod-needle heteronanostructures，RNHSs)和片-帶狀納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)(pla

8、te-beltheteronanostructures，PBHSs)的新穎的一維銀納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并分析了它們的形成機(jī)制。對(duì)于RNHSs，快速生長(zhǎng)引起的堆垛層錯(cuò)——包括孿晶、局部六方相等——促進(jìn)了<111>方向的生長(zhǎng)，這是一種新的形成一維貴金屬納米結(jié)構(gòu)的機(jī)制。另外，在RNHSs的不同部分，由于含有不同密度的堆垛層錯(cuò)，這導(dǎo)致了RNHSs不同部分形貌上的差別。對(duì)于PBHSs，孿晶導(dǎo)致了片狀納米結(jié)構(gòu)的形成，而4H相導(dǎo)致了帶狀銀納米結(jié)構(gòu)的形成。控