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银微纳米结构的制备及其表面增强拉曼散射性质

作　者: 张波
导　师: 赵爱武
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 无机化学
关键词: 纳米材料 化学合成 表面增强拉曼散射 银
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


最近几十年,银纳米粒子由于其独特地物理和化学性质,已经成为许多基础研究与应用研究所关注的对象。由于在一定频率的外界电磁场作用下银内部的自由电子做规则运动而产生的表面等离子体共振,使得银纳米粒子四周的电磁场被极大地增强。基于这一现象,表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术应运而生,最近的研究更是成功地将SERS光谱技术应用到单分子检测中。而银纳米材料的性质与材料的形状、尺寸、结构等因素息息相关。所以,对银纳米材料形貌可控制备的研究就显得非常地重要。本论文主要研究不同形貌银纳米材料的可控制备以及其SERS性质,主要研究内容分为以下三个部分:(1)水溶液法是进行无机化学合成的最常用方法,通过添加柠檬酸钠,用弱还原剂抗坏血酸还原硝酸银水溶液成功地制备出具有花状结构的银微纳米材料。通过研究产物的形貌、结构、以及反映中间产物的形貌,提出其生长机理。研究了柠檬酸钠在花状银的形成过程中起到的作用以及pH值对产物的形貌的影响。把产物沉积在硅片上作为SERS基底能够检测到10-8 M的罗丹明6G(R6G)分子,增强因子达到4.1×107。(2)为了模拟矿物的形成条件,发明了水热法,在水热法的基础上,把溶剂由水变为有机溶剂就是一种新的化学合成方法:溶剂热法。在无机控制合成中,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是被经常用到的有机物。在实验中PVP既起到稳定纳米颗粒的作用,又起着帽化试剂(capping agent)的作用。讨论了盐酸在立方体银纳米粒子的形成中起到重要的作用,当不加盐酸时,或者用硫酸代替盐酸时,均不能得到立方体银纳米粒子。以R6G为目标分子检测了立方银纳米粒子作为SERS基底增强能力。(3)多孔氧化铝薄膜是很好的制备纳米材料的模板,在总结前人经验的基础上,采用优化的二次阳极氧化法制备出具有整齐六方结构的多孔氧化铝薄膜。以多孔氧化铝为模板,用交流电沉积的方法制备出排列整齐的银微纳米线阵列。研究了银纳米线阵列作为SERS基底检测对巯基苯甲酸(PMBA)时的SERS性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-32
  1.1 纳米材料与纳米技术  10-15
    1.1.1 纳米材料与纳米技术简介  10-11
    1.1.2 纳米材料的基本效应  11-13
    1.1.3 纳米材料的物理化学特性  13-15
  1.2 贵金属纳米材料概述  15-21
    1.2.1 贵金属纳米材料的光学特性  15
    1.2.2 贵金属纳米材料的制备方法  15-21
  1.3 表面增强拉曼散射光谱  21-28
    1.3.1 拉曼光谱概述  21-24
    1.3.2 表面增强拉曼散射光谱简介  24-25
    1.3.3 表面增强拉曼散射光谱原理  25-27
    1.3.4 贵金属纳米材料在表面增强拉曼散射光谱中的应用  27-28
  1.4 本论文的主要研究内容  28-29
  参考文献  29-32
第二章 水溶液法制备花状银微纳米结构及其 SERS 性质研究  32-42
  2.1 前言  32
  2.2 实验部分  32-33
    2.2.1 样品和试剂  32
    2.2.2 实验仪器  32-33
    2.2.3 花状银微纳米结构的制备  33
  2.3 结果与讨论  33-38
    2.3.1 花状银微纳米结构的表征  33-35
    2.3.2 花状银微纳米结构的形成机理分析  35-37
    2.3.3 pH 值的影响  37-38
  2.3 花状银微纳分级结构的SERS 性能  38-39
  2.4 本章小结  39-40
  参考文献  40-42
第三章 溶剂热法制备立方银纳米材料及其 SERS 性质研究  42-50
  3.1 前言  42-43
  3.2 实验部分  43-44
    3.2.1 样品和试剂  43
    3.2.2 实验仪器  43
    3.2.3 立方形貌纳米银颗粒的制备  43-44
  3.3 结果与讨论  44-47
    3.3.1 立方形貌的银纳米颗粒的表征  44-45
    3.3.2 盐酸对立方银的形貌的影响  45-46
    3.3.3 立方银的表面增强拉曼散射性能  46-47
  3.4 本章小结  47-48
  参考文献  48-50
第四章 基于氧化铝模板的银纳米线的制备及其 SERS 性质研究  50-60
  4.1 前言  50-51
  4.2 实验部分  51-54
    4.2.1 样品和试剂  51
    4.2.2 实验仪器  51
    4.2.3 氧化铝模板的制备  51-53
    4.2.4 基于氧化铝模板的银微纳米结构制备  53-54
  4.3 结果与讨论  54-57
    4.3.1 氧化铝模板的表征  54-56
    4.3.2 银纳米线的表征  56
    4.3.3 银纳米线的表面增强拉曼散射性质  56-57
  4.4 本章小结  57-58
  参考文献  58-60
致谢  60-62
硕士期间发表的论文  62

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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