银立方体的可控合成、组装及其光学性能研究

发布时间：2020-11-19 01:32

　　 表面增强拉曼光谱(SERS)具有超高的表面灵敏度和选择性,可提供许多目标分子的指纹信息,因此,自它从1974年被发现以来,在生命科学、环境科学等众多研究领域受到了关注。用于制备SERS基底的等离激元纳米材料通常为Au、Ag、Cu,调控纳米材料的形貌和尺寸是控制基底SERS活性的重要手段。银纳米立方体由于具有高的品质因子、原子级平滑表面、尖锐的棱角、大的颗粒间接触面积、方向性发射等优点,在SERS、LSPR传感等等离激元应用中具有潜力。尽管银立方体等离激元应用的研究越来越多,大尺寸范围精准可控的合成银立方体仍是一个挑战,并且这个挑战限制了其目前的应用研究。同时,对于银立方体光学性质的研究也并不是很丰富。为了解决上述问题,我们发展了大尺寸范围银立方体的合成方法,并系统的研究了其光学性质和SERS增强性能。本论文的主要工作是:1、发展了合成不同尺寸银立方体的制备方法。第一种方式是采用水浴法,以金立方体为种子,间接合成不同尺寸的Au@Ag立方体。第二种方法是采用多元醇法和多步种子生长法,通过控制银立方体生长的次数和每步骤中加入硝酸银的体积,成功合成了 50-1400 nm的银立方体。该方法合成的银立方体尺寸均一、操作简便、立方体占比高,并且立方体的尺寸大小精准可控。银立方体尺寸范围远超过文献中已报道的合成范围。2、首次系统地研究了不同尺寸、不同维度的银立方体结构的SERS性能。采用SEM-SERS-暗场散射联用技术,研究了零维、一维结构银立方体的光学性质和SERS性能。实验测试了 532、638、785 nm激光下不同尺寸银立方体组装的二维结构的SERS谱,结果显示80、110、130 nm银立方体的基底增强效果最强。分析比较了银立方体三维结构基底SERS强度和层数的关系。并使用优化后的条件,对孔雀石绿分子进行分析检测,结果显示银立方体SERS基底具有较好的检测灵敏度和线性检测能力。3、使用银立方体进一步合成了 Ag@Si02核壳结构及Ag@Pt卫星结构,并初步研究了其光学性能及在荧光增强、光催化等领域的应用。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O614.122
【部分图文】：

图１－１３不同工作模式的拉曼技术原理图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅｓ?ｏｆ?Ｒａｍａｎ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ??自从ＳＥＲＳ效应发现，一系列的分子和金属被逐渐用于ＳＥＲＳ研宄，例如Ｃｕ、??Ａｇ、Ａｕ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｐｔ等金属。而Ａｇ始终是研宄最多、效率最高的ＳＥＲＳ金属材??

Ｆｉｇｕｒｅ?１－１４?Ｐｌｏｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?（Ａ）?ｒｅａｌ，?８ｒ，?ａｎｄ?（Ｂ）?ｉｍａｇｉｎａｒｙ，?ｃｏｍｐｏｎｅｎｅｔｓ?ｏｆ?ｔｈｅ??ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ａｕ，?Ａｇ，?ａｎｄ?Ｓｉ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ＇１０２＾．??图１－１４显示了?Ａｕ、Ａｇ和Ｓｉ的ｓｒ值图。可以看出，与其他的非金属材料类??似Ｓｉ的值是大的正值。公式１也暗示为了支持强的共振，ｓ，值应该接近零，此??条件只能被部分金属满足。总的来说，如果没有一个负的ｋ值，没有ＬＳＰ和ＰＳＰ??可以被形成，同时大的＆值意味着一个弱的等离激元。ＳＰ的强度和阻尼可以用品??质因子（ｑｕａｌｉｔｙ?ｆａｃｔｉｏｒ，Ｑ）来描述［１０２］：??ｗ（ｄｅｒ／ｄｗ）??Ｑ＝?２?⑷２??ＳＰ的强弱和Ｑ值成比例，大的Ｑ值意味强的等离激元（ＬＳＰｓ和ＰＳＰｓ），小??的Ｑ值和Ｃｅｘｔ值预示弱的ＳＰ。通常，对于大多数的等离激元应用，Ｑ要大于１０。??图１－１５显示了一些金属的品质因子。图中的灰色阴影区域，代表着许多等离激??７??

?２５０??Ｄｅｌａｙ?ｔｉｍｅ?（ｐｓ）??图１－１９?Ａｇ立方体水悬浮液的激发－探测研究［１７２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１９?Ｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅ?ｓｔｕｄｙ?ｏｆ?Ａｇ?ｎａｎｏｃｕｂｅｓ?ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ?ｉｎ?ｗａｔｅｒ．１１７２１??１．３．２．２?ＳＥＲＳ??由于具有较强的ＳＥＲＳ增强能力，Ａｇ立方体也被用作ＳＥＲＳ分析检测的基??底。如图１－２０，Ｂｉｎ?Ｗａｎｇ等人使用多元醇法合成的Ａｇ立方体制备为ＳＥＲＳ基??底，进行杀虫剂残留的痕量检测。该基底对农药对氧磷和福美双的检出极限可达??５?ｘ?１（Ｔ８?ｍｏｌ／Ｌ，显示出好的灵敏度和再现性［１７３］。??１８??
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 任斌,田中群;固体催化剂的研究方法 第十六 章电化学催化中的激光拉曼光谱法(下)[J];石油化工;2002年07期

2 任斌,田中群;固体催化剂的研究方法 第十六章 电化学催化中的激光拉曼光谱法(上)[J];石油化工;2002年06期

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1 杨志林;金属纳米粒子的光学性质及过渡金属表面增强拉曼散射的电磁场机理研究[D];厦门大学;2006年

本文编号：2889500