金属纳米阵列材料的制备和苯甲酸衍生物的THz光谱研究

论文摘要

近年来,纳米科学技术得到迅速发展,利用化学和物理方法制备各种高度有序的纳米材料已经成为学术界的研究热点之一。本文以二次阳极氧化法制备得到的多孔阳极氧化铝(AAO)膜为模板,采用磁控溅射的方法直接复形得到了非常规则的具有纳米孔洞阵列的金膜和银膜。SEM和AFM结果表明,得到的金属膜的纳米孔洞排列规则,分布均匀,与AAO模板的孔洞排列一致。金属膜的孔径和厚度可以通过选择不同孔径的AAO模板和调节溅射时间、溅射电流、溅射气压控制。用这种方法复制金属纳米孔洞阵列膜工艺简单、快速、可控性强,为金属纳米膜的复制提供了一种新的工艺。采用真空蒸镀的方法,在AAO模板上成功的制备了银量子点,量子点的直径与AAO模板纳米孔的直径相当,约80nm,大小均匀,排列与模板上纳米孔的排列一致,高度有序。并以对硝基苯胺作为探针分子,研究了银量子点做为表面增强拉曼散射光谱基底的特点。苯甲酸及其衍生物是重要的化工原料和产品,广泛应用于高分子有机合成、染料工业和医药行业中。近几十年来,石油、化工、制药和印染工业的迅猛发展使其大量被使用,同时也带来了严重的环境污染问题。本文采用THz时域光谱测试的方法,研究了在室温氮气条件下,对羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对氨基苯甲酸、间氨基苯甲酸在0.2~2.5THz波段的吸收谱和折射率谱。结果表明这四种苯甲酸衍生物分子在THz波段具有明显不同的吸收特性,本文给出了四种分子的THz标识谱,为有效地鉴别检测这四种分子提供了科学依据,也为进一步研究分子构象及相关问题提供了数据。另外,本文介绍了一种能够在THz时域光谱探测技术中替代聚乙烯的分子——苏丹红二号,用它替代聚乙烯粉末,和对羟基苯甲酸样品混合后压片,进行太赫兹时域光谱检测,得到了理想的太赫兹吸收谱图。实验证明苏丹红二号在THz波段没有吸收峰,能够起到稀释样品、支撑样品的作用,价格约是聚乙烯的一半,且在国内市场就很容易获得,在THz时域光谱检测技术中有实际应用的价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 综述部分
• 第一章 AAO模板及有序纳米材料
• 1.1 AAO模板的制备
• 1.2 AAO模板法制备有序纳米阵列材料
• 1.2.1 制备纳米阵列
• 1.2.2 进行纳米复制
• 1.2.3 制备量子点
• 参考文献
• 第二章 磁控溅射技术介绍
• 2.1 磁控溅射技术的发现与发展
• 2.2 磁控溅射镀膜原理与特点
• 2.3 磁控溅射技术制备纳米薄膜材料
• 参考文献
• 第三章 真空蒸镀技术介绍
• 3.1 真空蒸镀原理
• 3.2 真空蒸镀成膜过程
• 3.3 真空蒸镀加热方法
• 3.3.1 电阻加热法
• 3.3.2 电子束加热法
• 3.3.3 高频感应加热法
• 3.3.4 激光加热法
• 3.4 真空蒸镀的特点和应用
• 参考文献
• 第四章 太赫兹辐射基本理论及时域光谱技术
• 4.1 太赫兹辐射简介
• 4.2 太赫兹波的产生和探测技术
• 4.2.1 太赫兹波的产生
• 4.2.2 太赫兹波的探测技术
• 4.3 太赫兹时域光谱技术（THz－TDS）
• 参考文献
• 研究部分
• 第一章 磁控溅射制备金属纳米孔洞阵列膜的方法研究
• 1.1 引言
• 1.2 实验
• 1.2.1 AAO模板的制备
• 1.2.2 磁控溅射镀膜
• 1.3 结果与讨论
• 1.3.1 纳米孔洞阵列金膜的表面形貌及形成过程
• 1.3.2 纳米孔洞阵列银膜的表面形貌
• 1.4 结论
• 参考文献
• 第二章 银量子点的获得及其SERS活性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 氧化铝模板的制备
• 2.2.2 在氧化铝模板上真空蒸镀银
• 2.2.3 银量子点的表面增强拉曼光谱
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 银量子点的形貌
• 2.3.2 银量子点的SERS增强效果
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 苯甲酸氨基和羟基取代物的THz光谱研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 测试系统与样品的制备
• 3.2.2 数据处理
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 苯甲酸羟基取代物的THz光谱
• 3.3.2 苯甲酸氨基取代物的THz光谱
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 苏丹红Ⅱ在THz时域光谱技术中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 测试系统
• 4.2.2 样品制备
• 4.2.3 数据处理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚乙烯和苏丹红 II 的 THz 光谱比较
• 4.3.2 聚乙烯和苏丹红 II 的应用效果比较
• 4.4 结论
• 参考文献
• 硕士期间论文发表情况
• 致谢