金、銀納米材料的合成、表征及其表面增強拉曼光譜研究.pdf

1、人類制備和應用納米材料已經(jīng)有很長的歷史。近些年來，納米材料因為具有許多其本體或分子所沒有的獨特的表面效應、體積效應和量子尺寸效應等性能，使得納米材料在光學、電學、磁學、傳感、生物醫(yī)學等諸多方面具有巨大的應用潛力，吸引著越來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，已經(jīng)成為許多基礎研究和實際應用研究關注的對象。納米材料的這些獨特性能是由納米顆粒的尺寸、形狀、組分、晶型、聚集結構所決定的，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)方法比較復雜。如何利用簡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用領域與深入研究其性質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部自由電子在一定頻率的外界電磁場作用下產(chǎn)生表面等離子體共振，使得粒子周圍的電磁場被增強，基于這一現(xiàn)象，對金銀納米粒子進行表面增強拉曼光譜的研究也是目前的熱點之一。 本文主要從事銀以及

3、金銀雙金屬納米材料的合成、表征，及其在表面增強拉曼光譜中增強行為的研究，以及分子與金屬納米粒子間相互作用的表面增強拉曼光譜研究。具體內容如下： 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其結構和生長機理的研究(第2章)。室溫下，在傳統(tǒng)的納米金生長液中，通過在抗壞血酸之后加入AgNO3溶液，我們在無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，標準偏差在10～15％之間。通過改變表面活性劑十六

4、烷基三甲基溴化銨(CTAB)的濃度，可實現(xiàn)對這種納米粒子的尺寸和形貌的調節(jié)。對于尺寸分布在64±8nm處的雙金屬納米粒子，我們研究了其拉曼光譜的增強行為，其增強因子可達4.3×104至1.1×105。此外，電化學循環(huán)伏安實驗表明，該方法合成的納米顆粒是富金-金銀雙金屬納米粒子。這種結構可能是由于銀離子促使的金(Ⅰ)的歧化反應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

5、構和生長機理的研究(第3章)。室溫下，在CTAB做保護劑的溶液中，用抗壞血酸在沒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，并且通過離心，對產(chǎn)物進行了富集與純化。此外，當CTAB濃度較高而還原反應無法繼續(xù)進行時，通過向反應液中繼續(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。用紫外可見分光光度計(UV-Vis)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及透射電子顯微鏡(T

6、EM)對以上產(chǎn)物進行了表征。結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。納米線的長度約為4μm左右，直徑約為23 nm；納米粒子的直徑約為47 nm。對于富銀的銀-金雙金屬納米顆粒，紫外-可見吸收光譜的研究表明：通過一步還原法所制備的銀-金雙金屬納米顆粒的光學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波方向有所移動，同時SEM表明納米顆粒的