金银纳米粒子的合成、组装及其在表面增强拉曼光谱的应用

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广泛地说,所有直径在纳米级别的粒子(杂化纳米粒子,核壳纳米粒子等)都称之为纳米粒子。由于贵金属粒子稳定性好,易合成以及光学特性等优点,因此合成贵金属纳米粒子仍然是探针研究中最受欢迎的一部分。同时,银和金在可见光和近红外区域能够提供很强的光学信号,使得它们成为最受欢迎的贵金属粒子。在最近的工作中,合成纳米粒子的三个主要挑战分别是:(1)如何在硅基底上获得大范围的单层纳米粒子;(2)如何合成高产率的金纳米棒;(3)如何在金纳米棒外包裹上银壳。为了克服上述难题,我们做出很多的努力,并且取得了重要突破和结果。在第三章中,我们利用两相法成功地将银立方体单层组装在了硅基底上。首先往银立方体中加入超纯水混匀,然后加入环己烷进行超声分散;接着加入适量的乙醇,从而在环己烷/水界面形成单层膜。最后,从溶液中将单层膜取出并且沉积在硅基底上。SEM和SERS的表征结果显示,在硅基底上自组装得到的单层膜是统一均匀的。并且,根据SEM和SERS的实验结果,我们发现:银立方体的单层膜在环己烷/水这个液-液界面中,大面积下都是均匀分散的,亲水纳米粒子的界面电荷相反的分子通过静电相互作用从而自组装在基底上。这些纳米粒子可以很容易地聚集在环己烷和水的混合溶液中,同时自组装形成单层膜。在第四章中,我们系统地研究了在金纳米棒的外面生长上一层银壳的方法。为了便于比较,在合成不同尺寸的纳米粒子时,Au/Ag的摩尔比和Au纳米棒种子的量是一样的。同时,吸收实验和理论计算结果都证实了该方法的可行性。在实验中,通过加入不同量的硝酸银来进行调控纳米棒的壳层厚度。并且,核壳Au@Ag纳米棒的LSPR从可见光到近红外区域都是可调的,证明了该纳米粒子的均匀性和可调性。同时,不同尺寸的核壳纳米粒子在使用相同浓度的MBA(10-3 M)探针分子的SERS实验中表现出良好的SERS活性和稳定性。而且,尺寸为110 nm,130 nm,和150 nm的Au@Ag纳米粒子基底分别在532 nm,638 nm,和785 nm激光下显示出最好的SERS性能。另外,该结果和3D-FDTD的理论计算相吻合。此外,这种控制不同尺寸大小的Au@Ag核壳纳米粒子可以很好地进行重复。
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