论文部分内容阅读
金纳米棒-银核壳型（gold nanorod-silver core-shell,AuNR@Ag）纳米粒子的性能与尺寸、形貌和排列方式密切相关。种子生长法制备AuNR@Ag纳米粒子的过程中,表面活性剂和配体影响着银在金纳米棒（gold nanorods,AuNRs）表面的沉积行为。本文采用在晶核表面构建Au-S键的方法,选择适当的配体对AuNRs端部和侧部不对称修饰,探讨AuNR@Ag纳米粒子的可控制备,并选择不同形貌的AuNR@Ag纳米粒子通过油水界面自组装成膜,研究二维膜单层和夹层结构的SERS光谱性质。本研究主要开展了以下三方面工作:1.按理论计算加全修饰量的亲水/疏水配体于十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）稳定的AuNRs胶体溶液中,在AuNRs表面构建Au-S键,以修饰后的AuNRs为种子,探究银在AuNRs上的沉积行为和可能机理。研究表明很难实现疏水修饰诱导的规则生长,而亲水修饰可以得到规则结构,所得核壳结构的形貌具有明显变化。以硫醇端基-甲氧基-PEG（HS-PEG）全修饰AuNRs表面时,得到胶囊状AuNR@Ag纳米粒子;以β-巯基乙胺（2-MEA）全修饰AuNRs表面时,得到稳定的八面体结构。以配体全修饰的AuNRs为种子实现了对核壳纳米结构的初步调控。2.分别按端部和侧部修饰所需理论计算量添加亲水配体HS-PEG或硫醇小分子于AuNRs胶体溶液中不对称修饰AuNRs,预期以配体不对称修饰的AuNRs为种子调控AuNR@Ag的形成。当以仅端部修饰HS-PEG的AuNRs为种子时得到了Frank-van der Merwe（F-M）和Stranski-Krastanow（S-K）两种生长模式,随着HS-PEG分子量的增大S-K生长模式更加明显,核壳结构纳米粒子的紫外-可见（UV-vis）吸收峰蓝移,以不对称修饰HS-PEG的AuNRs为种子实现了对核壳纳米结构的有效调控;以HS-PEG和硫醇小分子分别修饰AuNRs端部和侧部时,无论修饰次序先后,均得到具有稳定的（111）晶面的核壳纳米结构,硫醇小分子的官能团和碳氢链长度对最终形貌影响不明显,通过HS-PEG和硫醇小分子对AuNRs的不对称修饰进而达到调控AuNR@Ag形貌的目的没有完全实现,硫醇小分子的作用机理和实现不同种配体分子对AuNRs不对称修饰的条件有待于进一步研究。3.通过油水界面自组装成膜,探究立方体和截顶立方体二维膜的单层结构和夹层结构对对巯基苯甲酸（4-MBA）的SERS增强效果。当选择785 nm激光、激光功率为14 mW及曝光时间为1 s时,对较高浓度10-4 M 4-MBA的检测,AuNRs的增强因子与文献结果相近,AuNR@Ag立方体和截顶立方体单层膜的检测信号均比AuNRs高10倍以上;对较低浓度10-7 M 4-MBA的检测,AuNR@Ag截顶立方体单层膜检测信号几乎是立方体膜所测结果的8倍;AuNR@Ag纳米粒子膜夹层结构的SERS信号约为单层膜的2倍。同时考察了对10-4 M罗丹明6G（R6G）分子的增强效果,AuNR@Ag立方体的检测效果更好,夹层膜检测信号强度约为单层膜检测信号强度的2.5倍。