银纳米结构可控生长及SERS传感研究

发布时间：2017-09-01 21:37

  本文关键词：银纳米结构可控生长及SERS传感研究

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【摘要】：银纳米材料具有非常优异的物理与化学性能,可广泛应用于电子工业、催化剂行业、医药、生物传感器等领域。银纳米材料的性质主要取决于其形貌与尺寸,银纳米结构的可控生长是目前研究热点之一。其中,树枝状银纳米结构相比于光滑的纳米线,具有多级分枝结构,这种分枝纳米结构使得SERS效应显著；其次,树枝状纳米结构的树枝彼此之间纵横交错形成网状结构,构筑出许多间隙带,这种间隙带可以看作是局部的“热点”(hot sopts),能维持强烈的局部电磁场,对SERS效应有重要的贡献。因此,树枝状银纳米结构是一种良好的SERS基底。本文研究了形貌可控的树枝状银纳米结构的制备方法。然后用电泳法将树枝状结构组装在ITO导电玻璃上,形成薄膜,将得到的薄膜作为基底用于SERS研究,分别检测了几种不同的探测物分子,均有很强的拉曼信号。最后,进一步研究了树枝状纳米结构与银纳米颗粒复合结构的制备与该复合结构的SERS性能。主要内容包括以下几个方面：(1)研究了树枝状银纳米结构的可控生长规律。通过光照法在室温下(20℃),反应120 min可以制得具有多级分枝结构的树枝状银纳米结构。分析了不同药品的作用,发现不同浓度的L-精氨酸使得树枝直径从20 nm到200 nm可控,高浓度的PVP有助于树枝增长,不同浓度的柠檬酸钠使得树枝网状面积可控,同时硼氢化钠的量是树枝形成与否的关键。我们认为树枝状银纳米结构是由纳米颗粒堆积团聚生成的。(2)研究了基于电泳沉积法的SERS基底制备方法,该法操作简单且不会改变树枝状结构的形貌。探讨了电泳电压、电泳时间、溶剂及悬浮液浓度对树枝状纳米结构薄膜形貌的影响。通过优化电泳工艺,制备出表面均匀、致密的树枝状银纳米结构薄膜。(3)研究了基于树枝状银纳米结构的SERS增强效应。以罗丹明6G为探针分子,进行SERS基底的应用检测,检测时信号稳定、均匀性良好,拉曼信号的强度和探针分子浓度成线性关系,可以实现检测时的定性及定量检测。检测限为10-10 M,增强因子为2.4 x 108。同时,也分别对亚甲基蓝和结晶紫分子进行了检测,检测限为10-8 M,表明该结构基底在环境监测和生物检测方面有良好的应用前景。(4)研究了树枝状银纳米结构和纳米颗粒复合结构的制备方法,通过对该复合结构表面增强拉曼散射的研究,发现以银纳米颗粒与树枝状银纳米结构的复合结构作为基底,其拉曼增强因子相对单一的树枝状银纳米结构提高了一个数量级,对R6G分子的探测极限达到10-11 M,增强因子为3.15×109,可用作痕量探测。
【关键词】：树枝状银纳米结构 银纳米颗粒 电泳 表面增强拉曼散射(SERS)
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O657.37
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 引言11
• 1.2 银系纳米材料的制备及研究概况11-17
• 1.3 树枝状银纳米结构的制备及研究现状17-20
• 1.3.1 湿化学法18
• 1.3.2 超声辅助法18-19
• 1.3.3 电化学沉积法19-20
• 1.3.4 UV辐照法20
• 1.4 树枝状银纳米结构的应用20-25
• 1.4.1 催化领域的应用20-21
• 1.4.2 光学领域的应用21-25
• 1.5 表面增强拉曼散射技术25-28
• 1.5.1 表面增强拉曼散射光谱简介25-26
• 1.5.2 表面增强拉曼光谱的增强机理26-28
• 1.6 论文的选题依据与研究内容28-31
• 第二章 树枝状银纳米结构的制备及其特性表征31-43
• 2.1 引言31-32
• 2.2 树枝状纳米结构生长机制32-33
• 2.3 树枝状银纳米结构制备实验33-35
• 2.3.1 试剂和仪器33-34
• 2.3.2 树枝状银纳米结构结构的合成34-35
• 2.4 结果分析与讨论35-41
• 2.4.1 树枝状银纳米结构分析35-37
• 2.4.2 反应参数对产物的影响37-41
• 2.5 本章小结41-43
• 第三章 电泳法制备树枝状银纳米结构薄膜43-53
• 3.1 引言43-44
• 3.2 树枝状银纳米结构薄膜制备实验44-45
• 3.2.1 试剂和仪器44-45
• 3.2.2 样品制备45
• 3.3 结果分析与讨论45-51
• 3.3.1 溶剂对薄膜形貌的影响46-47
• 3.3.2 电泳电压对薄膜形貌的影响47-49
• 3.3.3 电泳时间对薄膜形貌的影响49-50
• 3.3.4 悬浮液浓度50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 树枝状银纳米结构的SERS性能研究53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 SERS样品制备实验53-54
• 4.2.1 试剂和仪器53-54
• 4.2.2 样品制备54
• 4.3 结果分析与讨论54-63
• 4.3.1 拉曼激发波长的选择55-57
• 4.3.2 罗丹明6G拉曼光谱特征峰研究57-58
• 4.3.3 薄膜均匀性对罗丹明6G的SERS58
• 4.3.4 不同形状的银纳米结构对罗丹明6G的SERS58-59
• 4.3.5 用树枝状银纳米基底检测不同浓度的罗丹明6G溶液59-60
• 4.3.6 树枝状银纳米结构对不同探针分子的SERS性能60-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第五章 树枝状银纳米结构和纳米颗粒复合结构制备及SERS研究65-73
• 5.1 引言65-66
• 5.2 树枝状银纳米结构和纳米颗粒复合结构制备实验66-67
• 5.2.1 试剂和仪器66-67
• 5.2.2 样品制备67
• 5.3 结果与讨论67-71
• 5.3.1 树枝状银纳米结构和纳米颗粒复合结构形貌表征67-70
• 5.3.2 树枝状银纳米结构和纳米颗粒复合结构SERS研究70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 作者简介81

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本文编号：774468