AgNWs@AuNPs复合纳米线的制备及其表面等离子共振效应研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:miaoyuan3660346
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金属纳米材料表面等离子体(Surface Plasmons,SPs)在光催化、光学传感、生物标记、医学成像、太阳能电池,尤其在表面增强荧光或拉曼效应等领域有广泛的应用前景,因为金属纳米材料表面自由电子与入射光相互作用时产生的表面等离子体共振(Surface Plasmons Resonances,SPRs)效应对纳米材料的近局域电磁场有决定性的影响。并且SPRs效应越强,金属纳米材料表面局域电磁场越强,从而越有利于物质分子的荧光/拉曼信号的增强。目前,已有大量的纳米结构(如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米三角棱及其他新型纳米结构)被应用于调控纳米材料的SPRs效应性能。但关于双组份金属纳米材料对其SPRs效应的研究报道还比较少,更不用说有关有序双组份金属纳米材料SPRs效应的研究了。  本文利用Ag与HAuCl4的置换反应法,在空白Si衬底上制备出大面积的无序Ag纳米线(Ag NWs)@Au纳米颗粒(Au NPs)复合纳米线,并结合三相界面法制备出大面积有序Ag NWs@Au NPs复合纳米线。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对复合纳米线进行形貌及精细结构表征,探究了HAuCl4溶液的浓度和置换反应时间对复合纳米线形貌结构的影响。然后利用倒置荧光显微镜、荧光光谱仪及激光拉曼光谱仪来检测不同形貌结构的Ag NWs@Au NPs复合纳米线对共轭聚合物聚(3-己基噻吩)(P3HT)的荧光和拉曼效应强度的影响,从而研究Ag NWs@Au NPs复合纳米线形貌结构和有序性的变化对复合纳米线自身SPRs效应的影响。  形貌结构结果分析表明,通过改变HAuCl4-乙醇溶液的浓度或置换反应时间,可控制Ag NWs@Au NPs复合纳米线上Au NPs的粒径与密度的变化,且Au NPs的粒径与密度随着HAuCl4-乙醇溶液的浓度和置换反应时间的增加而增加。但HAuCl4-乙醇溶液浓度与置换反应时间对无序或有序Ag NWs@Au NPs复合纳米线形貌结构的影响程度不同,对于有序复合纳米线则需要更高浓度的HAuCl4-乙醇溶液或更长的置换反应时间才能对其形貌(Au NPs)产生明显的改变。  光谱结果分析表明,在Ag NWs@ Au NPs复合纳米线的整体局域电磁场中,Ag NWs产生的SPPs效应增强作用大于Au NPs产生的LSPRs效应增强作用,且随着置换反应程度的加深,Au NPs产生的LSPRs增强作用比例上升,而Ag NWs产生的SPPs增强作用比例下降,但 SPPs增强作用比例下降速度大于 LSPRs增强作用比例上升速度,从而使整体复合纳米线产生的SPRs效应降低,导致整体复合纳米线局域电磁场减弱。并且通过对无序/有序Ag NWs@Au NPs复合纳米线性能的对比,得知有序性的提高对纯Ag NWs或复合纳米线整体表面局域电磁场的增强。因为有序性的提高,有利于纳米线表面自由电子的传递。而自由电子的更容易传递则能有效地增强Ag NWs或Ag NWs@Au NPs复合纳米线产生的SPRs效应,导致整体的局域电磁场的增强。
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