銀納米片的可控合成及其等離子體共振特性研究.pdf

1、貴金屬納米材料具有表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)性質(zhì)，可應(yīng)用在諸多領(lǐng)域。電子振蕩對(duì)材料尺寸、形狀等物理參數(shù)變化較敏感，許多研究致力于通過控制合成過程改變這些參數(shù)，從而控制材料等離子體性質(zhì)，但多數(shù)研究缺乏對(duì)合成規(guī)律的認(rèn)識(shí)。在銀納米片的合成體系中，由于缺乏對(duì)合成過程的深入理解，導(dǎo)致重復(fù)以往文獻(xiàn)，獲得高質(zhì)量及產(chǎn)率的銀納米片較困難。本論文通過研究銀納米片的合成過程，探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的規(guī)律，改善合

2、成方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)銀納米材料SPR性質(zhì)的調(diào)控，研究?jī)?nèi)容如下：
　　本文系統(tǒng)地研究了直接還原法合成銀納米片過程中，每種試劑在反應(yīng)中的作用，發(fā)現(xiàn)合成片狀結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵并非普遍認(rèn)為的檸檬酸根離子，而應(yīng)為雙氧水(H2O2)。雙氧水作為一種強(qiáng)氧化劑，可誘導(dǎo)形成平面孿晶缺陷，利于片狀結(jié)構(gòu)的形成；同時(shí)雙氧水可溶蝕其他相對(duì)不穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整雙氧水的氧化強(qiáng)度，不同形狀的金屬銀源可以直接轉(zhuǎn)化成銀納米片。選擇吸附在銀(111)面的封端劑，可從原來不可替

3、代的檸檬酸鈉(TSC)擴(kuò)展到含有兩個(gè)或三個(gè)羧基的化合物，只需滿足相鄰兩個(gè)羧基之間含兩個(gè)或三個(gè)碳原子即可。合成過程中的穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可被羥基化合物取代，不使用PVP的情況下也可獲得穩(wěn)定性好、形貌均勻的銀納米片。硼氫化鈉(NaBH4)在體系中不僅可作為還原劑還原銀離子，同時(shí)還可作為封端劑從動(dòng)力學(xué)上延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，通過調(diào)整NaBH4的濃度可控制銀納米片的厚度及長(zhǎng)徑比。
　　在晶種法合成銀納米片過程中，通過對(duì)比不同老化時(shí)間以

4、及不同稀釋溶度的晶種溶液對(duì)產(chǎn)物的影響，研究了晶種成核及晶種生長(zhǎng)兩個(gè)步驟之間，老化步驟的作用，認(rèn)為老化過程的作用是去除晶種成核階段殘留在晶種溶液中的NaBH4，防止其在晶種生長(zhǎng)階段快速還原加入的銀離子，而產(chǎn)生大量顆粒狀納米銀。通過在晶種法合成銀納米片體系中引入雙氧水，可有效地提高片狀結(jié)構(gòu)在產(chǎn)物中的比率，縮短反應(yīng)所需時(shí)間，提高反應(yīng)效率。反應(yīng)過程中添加PVP可降低銀離子的還原速率，使銀離子在形成片狀結(jié)構(gòu)之后仍繼續(xù)緩慢沉積在銀(111)面上，改

5、變納米銀片的長(zhǎng)徑比，使得產(chǎn)物形貌發(fā)生變化，產(chǎn)物穩(wěn)定性降低。基于對(duì)合成銀納米片體系的理解，對(duì)晶種法合成銀納米片過程進(jìn)行改進(jìn)，不僅縮短了反應(yīng)時(shí)間，而且提高了反應(yīng)的產(chǎn)率、效率、重復(fù)性和穩(wěn)定性，改進(jìn)后的方法適用于大規(guī)模生產(chǎn)銀納米片。
　　考慮到納米銀材料的表面等離子體共振性質(zhì)受諸多物理參數(shù)的影響和制約，采用紫外可見吸收光譜研究銀納米材料的光學(xué)性質(zhì)。通過控制銀納米材料的形狀(片狀、線狀和顆粒狀納米銀)、片狀納米銀的頂角變化(從尖銳的三角狀逐