不同還原劑下金納米殼的制備及其在表面增強(qiáng)拉曼(SERS)的應(yīng)用.pdf

1、迄今為止,人們已經(jīng)可以制備出多種形貌可控的納米結(jié)構(gòu),例如,棒狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)、立方體結(jié)構(gòu)。而金殼層包裹球形的二氧化硅納米顆粒核形成的金納米殼結(jié)構(gòu)由于其特有的光學(xué)性質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注。并且水相制備金納米殼結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,其形貌強(qiáng)烈依賴(lài)于氯金酸的還原情況,一般會(huì)對(duì)最終生成的金納米殼產(chǎn)物的形貌有著極大的影響。近年來(lái),通過(guò)對(duì)金屬納米結(jié)構(gòu)形貌的可控制備已經(jīng)成為當(dāng)前調(diào)制其物理和化學(xué)特性的一項(xiàng)熱點(diǎn)。大量的計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示金和銀納米顆粒的表面等

2、離共振和表面增強(qiáng)拉曼都高度依賴(lài)于它們的形貌。
　　 表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)由于其高靈敏度和分子檢測(cè)功能已廣泛的和金屬納米結(jié)構(gòu)材料結(jié)合到一起,成為一項(xiàng)強(qiáng)大的用于超靈敏化學(xué)和生物化學(xué)分析的分析技術(shù)。它可以將吸附到粗糙貴金屬納米結(jié)構(gòu)表面上的有機(jī)分子的拉曼信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)106甚至更高,能夠檢測(cè)吸附在材料表面的單分子層,并提供表面分子豐富的結(jié)構(gòu)信息。
　　 本論文利用制備的高質(zhì)量的二氧化硅微球,通過(guò)分子自組裝和膠體還原化學(xué),系

3、統(tǒng)研究了在不同還原劑的條件下還原氯金酸,制備出形貌可控的金納米殼,并系統(tǒng)的研究了可控的形貌對(duì)其表面等離共振和表面增強(qiáng)拉曼影響,并將之組裝成為金納米殼基底,用于表面增強(qiáng)拉曼的增強(qiáng)研究中,這種方法也可應(yīng)用于制備其它在傳感、光譜學(xué),生物學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景的金屬納米結(jié)構(gòu)中。
　　 具體工作內(nèi)容如下:
　　 1.利用正硅酸乙酯以溶膠-凝膠法來(lái)制備納米二氧化硅,針對(duì)反應(yīng)物的組成(正硅酸乙酯、氨水和水)分別作出討論,發(fā)現(xiàn)二氧化硅

4、的大小都會(huì)受其改變而改變。當(dāng)正硅酸乙酯、氨水的濃度減小,反應(yīng)溫度的增加,二氧化硅粒徑隨之變小,而隨著水的濃度增加二氧化硅粒徑將會(huì)隨著水量的增加而增加；并對(duì)二氧化硅的成核及其成長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了討論。為制備形貌不同的金納米殼提供支撐模板。
　　 2.本章利用分子自組裝和膠體還原化學(xué),使用上述制備得到的～110 nm粒徑的SiO2為溶膠模板,通過(guò)使用三種不同的還原劑還原氯金酸制備金納米殼。由于金納米殼在金屬化的過(guò)程中,殼的形貌依賴(lài)所使用的

5、還原劑,并對(duì)最終生成的納米殼產(chǎn)物形貌有極大的影響,從而制備出具有核殼結(jié)構(gòu)和形貌各異的金納米殼,通過(guò)透射電子顯微鏡表征形貌粗糙度各異的金殼。另外,由于原子堆積對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響,重點(diǎn)探索了形貌粗糙度各異的金納米殼對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響,包括對(duì)表面等離子共振峰和表面增強(qiáng)拉曼的影響。以尼羅藍(lán)A為標(biāo)記分子,研究了上述制備的不同形貌的金納米殼的表面增強(qiáng)拉曼活性,實(shí)驗(yàn)證明形貌的不同導(dǎo)致其表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)表現(xiàn)各異,其中,由于電磁增強(qiáng)的存在,表面粗糙的表面

6、增強(qiáng)拉曼較為強(qiáng)烈。
　　 3.本章利用膠體還原法制備的表面粗糙且具有很強(qiáng)的的表面增強(qiáng)拉曼活性的金納米殼,將之制備成金納米殼基底,分別以NBA和與金有親和性的1-NAT為拉曼標(biāo)記分子,測(cè)定其表面增強(qiáng)拉曼增強(qiáng)效應(yīng)。結(jié)果顯示這些金納米殼基底具有較為均一且可重復(fù)性良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng),并對(duì)其分析增強(qiáng)因子進(jìn)行計(jì)算。最后文章又探討了所制備得到的金納米殼表面增強(qiáng)拉曼基底的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法簡(jiǎn)單快速,這些表面粗糙的金納米殼在表面增強(qiáng)拉