银纳米材料可控合成及其在表面增强光谱中的应用研究

论文摘要

表面等离子体共振是金属纳米材料非常独特的光学特性,以表面等离子体共振为基础的表面增强光谱（Surface Enhanced Spectroscopy, SES）是纳米材料研究领域的重要前沿方向。基于SES研究现状,本文设计合成了特殊形貌与结构的纳米粒子,调控其组装维度,并将其用于增强光谱的研究。主要内容和创新性成果如下:1.分阶段以酒石酸钠和柠檬酸钠作为结构导向剂和还原剂,采用光诱导技术制备了产率较高的四面体银纳米晶。四面体银纳米晶由{111}晶面组成,具有Td对称性,光学性质与众不同,是一类极具代表性的模型化金属等离子体材料。通过静电组装技术制备了大面积带尖顶的四面体银纳米晶组装膜,由于尖端电磁场的巨大增强,吸附上的分子的拉曼和荧光信号会被放大。用苯硫酚分子考察了四面体银纳米晶组装膜的SERS增强性能,估算其增强因子高于106。进一步将组装膜的应用扩展到表面增强荧光中。在最优化的间隔距离下,选择荧光分子Atto 610,观察到明显的表面增强荧光现象,验证了荧光增强机理。这说明,四面体银纳米晶是构成基于SERS和SEFS传感器的最重要和最有应用前景的材料之一。2.通过原位还原和生长方法制备了银-聚电解质复合多层膜。采用罗丹明6G和4-巯基吡啶考察了这种基底的SERS增强性和重现性。结果证明,通过这种方法制备出的SERS活性基底满足了实际分析应用的几个重要特征:增强效果好,重现性佳,易于批量制备和储存。

论文目录

• 内容提要
• 主要符号说明
• 第1章 绪论
• 1.1 贵金属纳米材料
• 1.1.1 贵金属纳米材料发展简史
• 1.1.2 特殊的光学性质-表面等离子体共振（SPR）
• 1.1.3 贵金属纳米粒子的形貌控制合成研究进展
• 1.2 表面增强光谱学
• 1.2.1 表面增强拉曼散射（SERS）的发现及相关技术特点
• 1.2.2 SERS增强机理及近年研究进展
• 1.2.3 SERS与纳米科学的关系
• 1.2.4 表面增强荧光光谱的发现及研究进展
• 1.3 本论文的选题思路与主要工作
• 1.3.1 挑战与机遇
• 1.3.2 本论文的选题思路与主要工作
• 第2章 四面体银纳米晶：羟基酸导向光诱导水相可控制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 样品及试剂
• 2.2.2 实验及测试仪器
• 2.2.3 四面体银纳米晶的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 紫外可见消光光谱监测四面体银纳米晶生长过程
• 2.3.2 透射电子显微镜监测四面体银纳米晶生长过程
• 2.3.3 四面体银纳米晶面对面的自组装
• 2.3.4 选区电子衍射分析四面体银纳米晶结构
• 2.3.5 X-射线衍射分析四面体银纳米晶结构
• 2.3.6 四面体银纳米晶的生长机理
• 2.4 本章小结
• 第3章 四面体银纳米晶SERS性质的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 样品及试剂
• 3.2.2 实验及测试仪器
• 3.2.3 样品制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 纳米晶组装膜和溶胶相紫外可见光谱变化
• 3.3.2 四面体银纳米晶组装膜的扫描电镜
• 3.3.3 四面体银纳米晶组装单层膜SERS研究
• 3.3.4 四面体银纳米晶组装多层膜SERS研究
• 3.3.5 三种不同形状银纳米粒子组装单层膜SERS活性比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 四面体银纳米晶组装膜的表面增强荧光研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 样品及试剂
• 4.2.2 实验及测试仪器
• 4.2.3 样品制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 优化聚电解质多层膜间隔层
• 4.3.2 荧光增强与荧光淬灭
• 4.3.3 常规荧光与荧光增强
• 4.4 本章小结
• 第5章 原位成核与生长的银纳米粒子复合膜：一种可控的高重现性的SERS基底
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 样品及试剂
• 5.2.2 实验及测试仪器
• 5.2.3 样品制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 聚电解质多层膜中成核和生长过程研究
• 5.3.2 聚电解质多层银复合膜用于SERS研究
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT