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模板法是一种制备具有独特结构、形态和性质的微/纳结构材料的通用方法,其所构筑的材料已被广泛应用于催化、传感、纳米生物技术和表面增强拉散射(SERS)等领域。然而,目前所报道的模板法普遍存在工艺复杂、成本高、模板利用率低等缺陷,并且所构筑的材料结构组成单一,在很大程度上限制了其应用范围。本论文采用胶体晶体和胶体球为模板,通过简单的物理与化学方法成功构筑了多种微/纳结构复合材料,并对其光学、催化等性能进行了详细的研究。本文旨在解决目前模板法普遍存在的问题,发展一种基于胶体模板构筑微/纳复合材料的简单有效方法。本论文主要工作:(1)发展了一种以单层聚苯乙烯(PS)微球为模板,可控制备平方厘米级的铜(Cu)纳米颗粒有序阵列的方法;该阵列作为一种廉价的SERS基底,具有制备工艺简单、阵列结构参数高度可调等特点;以4-巯基苯硫酚(4-ATP)为目标分子,系统地研究了 Cu纳米颗粒有序阵列的SERS性能;研究发现,该阵列的SERS性能随着周期的增加而逐渐降低,其检测的4-ATP溶液浓度最低可低至10-7M。(2)基于Cu纳米颗粒有序阵列,成功构筑了对4-硝基苯酚(4-NP)和亚甲基蓝(MB)优异催化活性的Cu@还原氧化石墨烯(rGO)复合纳米颗粒阵列;系统地研究了阵列周期、颗粒尺寸等实验参数对Cu@rGO复合纳米颗粒阵列催化活性的影响;结果表明,该阵列对4-NP的催化活性是金(Au)纳米颗粒的14倍,更重要的是,该催化剂具有易回收,高循环稳定性等优点。(3)利用单层胶体晶体模板,制备了平方厘米级的Au纳米球有序阵列,并以Au纳米球为核,成功构筑了氨基苯硼酸(PBA)功能化的Au@金属有机框架(MOFs)复合纳米颗粒阵列;系统地研究了该阵列特有的表面等离子体共振(SPR)峰与衍射峰对葡萄糖溶液浓度的光学响应;研究发现,SPR峰与衍射峰在不同浓度范围有较好的互补效应,因此该功能化的阵列可作为双通道生物传感器检测特定的生物分子。(4)以PS微球为模板,成功合成了碳(C)复合Co/Co3O4分级微/纳结构空心球析氧反应(OER)催化剂;该空心球作为一种低廉的OER催化剂,具有大的比表面积、高的导电性能等优点;系统地研究了形貌结构、导电性等参数对催化活性的影响;结果证明,由于该催化剂存在大量的活性位点和良好的导电性使其对OER展现优良的催化活性。(5)发展了一种以聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为修饰剂,制备贵金属纳米颗粒@ZIF-67的普适方法;基于该方法成功构筑了 Au@ZIF-67复合纳米颗粒有序阵列;研究表明,该阵列可作为检测挥发性有机溶剂分子(如正丁醇、甲苯)的SERS基底。