纳米银的制备及其表面增强拉曼（SERS）、催化性能的研究

发布时间：2017-10-22 11:08

  本文关键词：纳米银的制备及其表面增强拉曼（SERS）、催化性能的研究

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【摘要】：纳米粒子又称超微颗粒,纳米材料因为其特有的微观结构,使它拥有区别于其它粒子非常优越的性能。尤其是一些贵金属纳米材料一直是近年来材料科学领域研究者的研究热点。纳米银粒子具有四大效应,体积效应、表面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应,因而催化行业、生物医药行业、电子工业等多方面有着广阔的应用前景。纳米银的性质主要取决于它的形貌与尺寸,因而纳米银的可控制备就显得尤为重要。复杂结构的纳米银具有特定的形貌和较大的比表面积,从而在表面增强拉曼(SERS)和催化方面可以有很好的应用。已有很多文献报道了利用晶种法来制备复杂结构的纳米金属粒子。晶种法是一种利用双还原剂的两步化学还原方法,生成金属粒子的形貌和尺寸可以通过调节反应物浓度和晶种的加入量来控制。本文主要通过晶种法制备了花状纳米银,在得到的花状纳米银基础上合成了磷酸钙-纳米银复合材料。探讨了纳米银的SERS、催化性能,磷酸钙-纳米银复合材料的SERS性能。在本文的最后一章,我们利用生物还原法成功制备了小颗粒纳米银,并对其催化性能做了研究。主要内容有以下几个方面：1、花状纳米银的制备、表征及其SERS、催化性能的研究。以硝酸银为银源,柠檬酸钠为第一步还原剂,抗坏血酸为第二步还原剂,不添加任何表面活性剂,在常温下确定了制备花状纳米银的最佳实验条件。在银种子加入量为10mL,硝酸银浓度为0.02 mol/L,抗坏血酸浓度为0.01 mol/L时,制备得到了高纯度面心立方结构、尺寸200 nm左右的花状纳米银粒子。以罗丹明6G(R6G)为探针分子,探讨了花状纳米银粒子作为SERS活性基底的性能。其对R6G的最低检出限(LOD)为5×10-9mol/L,相比于同等尺寸的银粒子结果令人满意。此外,由于花状纳米银具有较高的比表面积,其对4-硝基苯酚、亚甲基蓝均有良好的催化效果。其中,对4-硝基苯酚的催化速率常数Kapp达到了0.02252S-1。2、磷酸钙-纳米银复合粒子的制备、表征及其SERS'性能的研究。在第一章反应得到的花状纳米银的基础上,以乳酸钙为钙源、磷酸三钠为磷源利用化学沉淀法在其表面形成一层无机磷酸钙层,得到了不同钙层厚度的磷酸钙-纳米银复合材料。研究发现,当乳酸钙与磷酸三钠的用量均为300μL时,我们可得到6nm左右钙层厚度的纳米银复合粒子。这个厚度的粒子相比于纳米银对Hela细胞的毒性降低了许多,同时,对R6G、阿霉素均有较好的SERS效果。3、生物还原法制备纳米银及其表征、应用研究。第一次利用低成本的绿咖啡豆提取物作为还原剂成功合成了纳米银颗粒,尺寸在12～31nm之间,纯度高、结晶性高。这些小尺寸的纳米银对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有较强的抑制作用,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为0.04μmol/L和0.1μmol/L。小尺寸的纳米银颗粒具有较高的比表面积,对4-硝基苯酚、亚甲基蓝反应均有很好的催化作用。
【关键词】：花状纳米银 磷酸钙 生物还原法 SERS 催化
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.122;TB383.1
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 前言9-28
• 1.1 纳米材料简介9
• 1.2 银纳米材料的制备及研究概况9-14
• 1.2.1 物理方法10
• 1.2.1.1 激光烧蚀法10
• 1.2.1.2 机械球磨法10
• 1.2.1.3 蒸发冷凝法(IGC)10
• 1.2.2 化学方法10-14
• 1.2.2.1 化学还原法10-12
• 1.2.2.2 光化学还原法12-13
• 1.2.2.3 微乳液法13
• 1.2.2.4 溶胶-凝胶法13
• 1.2.2.5 模板法13-14
• 1.2.2.6 生物法14
• 1.3 纳米银在表面增强拉曼方面的应用14-17
• 1.3.1 拉曼光谱14-15
• 1.3.2 表面增强拉曼散射15-16
• 1.3.3 表面增强拉曼散射效应增强机理16-17
• 1.4 抗菌方面17-18
• 1.5 催化方面18-19
• 1.6 生物材料方面19
• 1.7 纳米银复合材料19-20
• 1.8 本论文的研究内容及创新点20-22
• 1.9 参考文献22-28
• 第二章 花状纳米银的制备及其性能表征28-47
• 2.1 前言28-29
• 2.2 实验部分29-32
• 2.2.1 主要试剂与仪器29-30
• 2.2.2 实验方法30-32
• 2.2.2.1 纳米银种子银胶的制备30
• 2.2.2.2 加入不同银种子量制备花状纳米银30
• 2.2.2.3 不同硝酸银浓度下制备花状纳米银30-31
• 2.2.2.4 不同抗坏血酸浓度下制备花状纳米银31
• 2.2.2.5 纳米银粒子的表征31
• 2.2.2.6 纳米银粒子的SERS实验31
• 2.2.2.7 纳米银粒子的催化性能测试31-32
• 2.3 结果与讨论32-44
• 2.3.1 纳米银材料的合成及表征32-39
• 2.3.1.1 花状纳米银的结构、形貌及其纯度表征32-34
• 2.3.1.2 加入的银种子量对纳米银粒子的影响34-36
• 2.3.1.3 硝酸银浓度对纳米银粒子的影响36-37
• 2.3.1.4 不同抗坏血酸浓度下生成的花状纳米银银的透射电镜图37-39
• 2.3.2 花状纳米银的性能研究39-44
• 2.3.2.1 花状纳米银颗粒SERS性质研究39-41
• 2.3.2.2 花状纳米银的催化性能研究41-44
• 2.4 本章小结44-45
• 2.5 参考文献45-47
• 第三章 包钙纳米银复合材料的制备及其性能表征47-59
• 3.1 前言47
• 3.2 实验部分47-50
• 3.2.1 主要试剂与仪器47-48
• 3.2.2 实验方法48-49
• 3.2.2.1 磷酸钙-纳米银复合材料的制备48-49
• 3.2.2.2 磷酸钙-纳米银复合材料的表征49
• 3.2.3 磷酸钙-纳米银复合材料的SERS实验49
• 3.2.4 磷酸钙-纳米银复合材料的细胞毒性实验49-50
• 3.3 结果与讨论50-56
• 3.3.1 样品的形貌表征(SEM和TEM)50-51
• 3.3.2 X-射线衍射(XRD)51-53
• 3.3.3 生物相容性53
• 3.3.4 磷酸钙-纳米银复合粒子的SERS研究53-55
• 3.3.5 磷酸钙-纳米银复合材料的稳定性研究55-56
• 3.4 本章小结56-57
• 3.5 参考文献57-59
• 第四章 生物还原法制备纳米银及其性能表征59-71
• 4.1 前言59
• 4.2 实验部分59-61
• 4.2.1 主要试剂与仪器59-60
• 4.2.2 实验方法60-61
• 4.2.2.1 不同硝酸银浓度下制备纳米银60
• 4.2.2.2 不同绿咖啡豆提取物浓度下制备纳米银60
• 4.2.2.3 抗菌性能研究60-61
• 4.2.2.4 催化性能实验61
• 4.3 结果与讨论61-67
• 4.3.1 纳米银的合成及表征61-65
• 4.3.1.1 硝酸银浓度对纳米银的影响61-62
• 4.3.1.2 绿咖啡豆提取物浓度对纳米银的影响62-63
• 4.3.1.3 高倍透射电镜(HTEM)63-64
• 4.3.1.4 纳米银的DLS结果64-65
• 4.3.2 纳米银的抗菌特性65-67
• 4.3.3 催化实验67
• 4.4 本章小结67-69
• 4.5 参考文献69-71
• 第五章 结论71-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间发表的学术论文目录73-74

【参考文献】

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本文编号：1078075