用于表面拉曼增强的三角形纳米银及其复合纳米材料、石墨烯量子点的制备与性能研究

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纳米级结构材料简称为纳米材料,是指至少有一维尺寸处于纳米尺度范围超精细材料的总称。尤其是其中金属纳米材料所具备的特殊物理性质和化学性质使其在光学、光电、传感技术以及生物检测等许多领域都有广泛的运用前景。而纳米材料的尺寸、形状和成分都影响着其化学和物理性能,因此对纳米材料的制备、光学性质的研究具有重要的科学意义。本文制备并研究了可以用于拉曼表面增强的三角形纳米银、三角形纳米银复合材料以及石墨烯量子点的性质。论文首先开展了三角形纳米银的研究工作。采用液相法以硼氢化钠作为还原剂,柠檬酸钠作为修饰剂,在双氧水存在的情况下制备了粒径在50 nm左右的尺寸均匀三角形银纳米颗粒。在此基础上研究了不同PVP用量对三角形纳米银的影响。结果表明随着PVP用量的增加三角形纳米银胶的颜色逐渐加深,且三角形纳米银胶的可见-紫外光谱的620nm处的面内双极共振峰峰位发生蓝移。随后研究了加入不同双氧水用量所制得的对三角形纳米银角的作用。通过TEM实验发现,在其它参数不变条件下,双氧水用量在40μL-60μL范围内,随着双氧水用量的不断增加,三角形纳米银中的不规则纳米银颗粒逐渐减少,三角形纳米银的产率提高。最后研究了三角形纳米银的热稳定性。通过1000C条件下加热三角形纳米银溶胶,发现其形貌随着加热的进行逐渐分解,形状开始变的不规则起来。分析其加热过程中紫外-可见光谱的540 nm、620 nm峰位都发生了偏移。由此以上两个实验推断出三角形纳米银的尺寸大小可能与620nm处的吸收峰有关;450nm处的峰可能与纳米银颗粒的形状有关;随着纳米银的溶解导致的吸收峰发生偏移现象表明,三角形纳米银340nm处的峰可能与其(1 1 1)晶面有关,不随尺寸形状变化。论文的第二项工作是石墨烯量子点的制备和研究。首先,通过控制热解时间和热解温度热解柠檬酸制备了石墨烯量子点。石墨烯量子点的紫外-可见吸收光谱表明,随着加热时间或加热温度的增加,石墨烯量子点的峰位发生的偏移可能与量子点尺寸大小有关。相同热解温度(2000C)下,TEM研究发现不同热解时间制得的石墨烯量子点,随着加热时间增加石,墨烯量子点的尺寸开始变大;当时间达到33分钟时,石墨烯量子点形状变得不规则起来,片层变厚。研究还发现,同一温度制备的石墨烯量子点且随着pH由酸性变为碱性时,其荧光峰位红移可能是因为在不同酸碱溶液中量子点所带基团的所带电性不同引起;不同温度制备的石墨烯量子点的荧光峰位发生偏移,可能是因为不同温度得到的量子点的结晶度不同导致的能带间隙变化引起。当三角形纳米银与石墨烯量子点相复合时,测得复合材料的荧光相对于量子点银荧光发生蓝移,这可能是电子转移或能量转移引起。论文的第三项工作是拉曼增强研究。利用所制备的三角形溶胶和石墨烯量子点,制备出三角形银/石英基板、三角形银@石墨烯量子点/石英基板、三角形银/石墨烯/石英基板作为拉曼增强基板检测10-5mol/L的罗丹明探针分子,三角形银/石墨烯/石英基板作为拉曼增强基板增强效果最好,三角形银@石墨烯量子点/石英基板次之。论文的第四项工作是制备复合纳米材料。通过三角形纳米银和黄原胶复合制得三角行纳米银@黄原胶网络结构,统计不同比例混合的复合材料网络结构的纳米银个数比1:1.5:2符合与银溶胶在复合材料中的体积。利用匀胶机制得更加均匀的复合材料网络结构,重复性、可控性更强。
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