银/铜纳米结构的制备、表征及性能研究

论文摘要

本论文在研究RbAg4I5和CuI两种快离子导体薄膜的制备工艺和离子导电特性的基础上,提出了以这两种薄膜作为银/铜离子传输媒介制备银/铜纳米结构的固态离子学方法。通过调节外加直流电场强度,实现了金属纳米结构的可控生长。制备出了长达厘米量级的有序排列的金属纳米线丝带。通过对大量实验数据的分析,得出了快离子导体薄膜的最佳真空热蒸镀参数,在NaCl基片和石英玻璃基片上蒸镀出纯净的RbAg4I5快离子导体薄膜,在石英玻璃基片上蒸镀出纯净的CuI快离子导体薄膜。利用AFM、SEM、TEM、XRD、XPS和吸收谱等手段对两种薄膜的微观形貌、晶体结构及化学成分等进行了分析与表征。测量了RbAg4I5和CuI快离子导体薄膜的直流伏安特性曲线,计算出室温下NaCl基片上RbAg4I5薄膜的离子电导率为0.12? -1cm-1,石英玻璃基片上RbAg4I5薄膜的离子电导率为0.07?-1cm-1,石英玻璃基片上CuI薄膜在80℃下的电导率为8.3×10-3?-1cm-1。以银/铜薄膜作为电极,以RbAg4I5/CuI薄膜作为传输银/铜离子的媒介,在外加直流电场的作用下制备出银/铜纳米结构。通过大幅度地调整外加直流电场的场强,可以制备出金属纳米线簇、金属纳米管阵列及金属纳米颗粒阵列等形态各异的纳米结构。在适合生长金属纳米线的场强范围内小幅度地改变场强,可以控制纳米线排列的有序程度。在石英光纤基底上制备出了长达厘米量级的具有大纵横比特点的有序金属纳米线丝带。此外,研究了环境温度对金属纳米线形貌的影响,为实现金属纳米线的可控生长奠定基础。对金属纳米结构的微观形貌、化学成分及晶体结构的研究结果表明实验产物是面心立方晶体银/铜纳米结构。对有序排列的银纳米线丝带的性能研究表明:银纳米线丝带具有明显的反射偏振特性;在波长为730nm的双光子激发下发射出中心波长为550nm的荧光;作为表面拉曼增强基底可以探测到浓度低至1×10-12mol/L的R6G溶液的拉曼光谱信号;作为荧光增强基底可以增强FITC-IgG荧光抗体溶液和FITC-IgG荧光抗体标记的生物细胞的荧光;作为基底可以催化产生萤火虫荧光的生物反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 金属纳米结构
• 1.2 银/铜纳米结构概述
• 1.3 快离子导体材料概述
• 1.4 选题思路及论文的主要研究内容
• 1.5 选题意义
• 第2章 利用快离子导体制备银/铜纳米结构的实验设计
• 2.1 利用快离子导体制备银/铜纳米结构的原理
• 2.2 制备银/铜纳米结构的快离子导体的选择
• 2.3 利用快离导体薄膜制备银/铜纳米结构的实验装置及步骤
• 2.4 利用快离导体制备银/铜纳米结构的特点
• 第3章 快离子导体薄膜的制备与表征
• 3.1 快离子导体薄膜的制备
• 4I₅ 和CuI 两种快离子导体薄膜的表征'>3.2 RbAg₄I₅ 和CuI 两种快离子导体薄膜的表征
• 第4章 快离子导体薄膜的离子电导率研究
• 4.1 测量离子电导率的必要性
• 4.2 实验方法和实验装置
• 4I₅ 薄膜的离子电导率的测定'>4.3 NaCl 基底上的RbAg₄I₅薄膜的离子电导率的测定
• 4I₅ 薄膜的离子电导率测定'>4.4 玻璃基底上的RbAg₄I₅薄膜的离子电导率测定
• 4.5 玻璃基底上的CuI 薄膜的电导率测定
• 第5章 利用快离子导体薄膜制备银/铜纳米结构
• 4I₅ 快离子导体薄膜制备银纳米结构'>5.1 利用RbAg₄I₅快离子导体薄膜制备银纳米结构
• 5.2 厘米长度的有序排列的银纳米线丝带的制备
• 5.3 利用CuI 快离子导体薄膜制备铜纳米线
• 第6章 银/铜纳米结构的表征
• 6.1 表征意义及表征手段
• 6.2 银纳米线的表征
• 6.3 铜纳米线的表征
• 第7章 银纳米线丝带的性能研究
• 7.1 银纳米线丝带的光学偏振特性研究
• 7.2 银纳米线丝带在双光子激发下的光致发光特性研究
• 7.3 银纳米线丝带的表面增强拉曼散射特性研究
• 7.4 银纳米线丝带增强光致荧光的特性研究
• 7.5 银纳米线丝带催化生物反应特性的研究
• 第8章 总结
• 8.1 论文主要工作总结
• 8.2 主要创新点
• 8.3 对下一步工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果