金、銀納米材料的合成、表征及其表面增強(qiáng)拉曼光譜研究.pdf

1、人類制備和應(yīng)用納米材料已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。近些年來(lái)，納米材料因?yàn)榫哂性S多其本體或分子所沒(méi)有的獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等性能，使得納米材料在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、傳感、生物醫(yī)學(xué)等諸多方面具有巨大的應(yīng)用潛力，吸引著越來(lái)越多的人投身納米材料的研究。在這些研究中，尤其金、銀納米材料因其優(yōu)異的光電性質(zhì)，已經(jīng)成為許多基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用研究關(guān)注的對(duì)象。納米材料的這些獨(dú)特性能是由納米顆粒的尺寸、形狀、組分、晶型、聚集結(jié)構(gòu)所決定的，因而納米材料的

2、尺寸形貌可控制備變得非常重要。迄今為止人們已經(jīng)發(fā)展了眾多金、銀納米粒子的制備方法，但是大多數(shù)方法比較復(fù)雜。如何利用簡(jiǎn)便的方法合成尺寸和形狀可控的金、銀納米顆粒仍然是人們拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域與深入研究其性質(zhì)的必要前提和重要挑戰(zhàn)。除此之外，由于金銀等納米粒子內(nèi)部自由電子在一定頻率的外界電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生表面等離子體共振，使得粒子周圍的電磁場(chǎng)被增強(qiáng)，基于這一現(xiàn)象，對(duì)金銀納米粒子進(jìn)行表面增強(qiáng)拉曼光譜的研究也是目前的熱點(diǎn)之一。 本文主要從事銀以及

3、金銀雙金屬納米材料的合成、表征，及其在表面增強(qiáng)拉曼光譜中增強(qiáng)行為的研究，以及分子與金屬納米粒子間相互作用的表面增強(qiáng)拉曼光譜研究。具體內(nèi)容如下： 1.尺寸和形貌可控的富金-金銀雙金屬納米粒子的合成以及對(duì)其結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)機(jī)理的研究(第2章)。室溫下，在傳統(tǒng)的納米金生長(zhǎng)液中，通過(guò)在抗壞血酸之后加入AgNO3溶液，我們?cè)跓o(wú)種子的情況下得到了金銀雙金屬納米粒子。這些納米粒子的尺寸分布比較均一，標(biāo)準(zhǔn)偏差在10～15％之間。通過(guò)改變表面活性劑十六

4、烷基三甲基溴化銨(CTAB)的濃度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)這種納米粒子的尺寸和形貌的調(diào)節(jié)。對(duì)于尺寸分布在64±8nm處的雙金屬納米粒子，我們研究了其拉曼光譜的增強(qiáng)行為，其增強(qiáng)因子可達(dá)4.3×104至1.1×105。此外，電化學(xué)循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)表明，該方法合成的納米顆粒是富金-金銀雙金屬納米粒子。這種結(jié)構(gòu)可能是由于銀離子促使的金(Ⅰ)的歧化反應(yīng)以及銀在金表面欠電位沉積造成的。 2.純銀納米線、納米粒子以及富銀-銀金雙金屬納米粒子的合成、表征以及其結(jié)

5、構(gòu)和生長(zhǎng)機(jī)理的研究(第3章)。室溫下，在CTAB做保護(hù)劑的溶液中，用抗壞血酸在沒(méi)有種子存在的情況下還原AgNO3，我們制備出了純銀納米線和納米粒子，并且通過(guò)離心，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了富集與純化。此外，當(dāng)CTAB濃度較高而還原反應(yīng)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，通過(guò)向反應(yīng)液中繼續(xù)加入HAuCl4溶液，并在40℃加熱的情況下，一步還原氯金酸和硝酸銀制備了富銀的銀-金雙金屬納米顆粒。用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及透射電子顯微鏡(T

6、EM)對(duì)以上產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果表明離心純化后純銀納米線和純銀納米粒子的產(chǎn)量豐富。納米線的長(zhǎng)度約為4μm左右，直徑約為23 nm；納米粒子的直徑約為47 nm。對(duì)于富銀的銀-金雙金屬納米顆粒，紫外-可見(jiàn)吸收光譜的研究表明：通過(guò)一步還原法所制備的銀-金雙金屬納米顆粒的光學(xué)吸收譜具有單峰的等離子體吸收特性，其吸收峰位于傳統(tǒng)純銀納米顆粒特征吸收峰附近，且隨著金離子濃度的減少或CTAB濃度的增加吸收峰向長(zhǎng)波方向有所移動(dòng)，同時(shí)SEM表明納米顆粒的