各向异性银纳米粒子的可控制备、表征、分析与应用

论文摘要

局域表面等离子共振(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)作为贵金属纳米粒子的独特光学性质,已经应用于生物化学传感,光电器件以及表面增强光谱学等许多领域。有效地调控LSPR的谱学特性对与之相关的诸多研究和应用具有重要意义。本论文围绕银纳米粒子的LSPR性质而展开,主要研究内容如下：1.利用热老化和光诱导方法实现银纳米粒子的形貌转化。通过加热将银纳米粒子由三角形转变为圆盘,并且能够通过控制加热时间调控银纳米圆盘的直径。同时,调节加热时间又可以达到对银纳米粒子等离子体共振性质的调节。另外,在光诱导过程中,通过调节反应体系中柠檬酸钠的量实现了银纳米粒子的一系列不同形貌的转化。通过控制光诱导时间和柠檬酸钠的量可以系统地调控银纳米粒子LSPR性质。2.基于LSPR的时间分辨光谱研究银纳米粒子快速反应。利用时间分辨消光光谱研究卤离子刻蚀下银纳米粒子形貌转化的纳米反应过程,获得了一系列消光光谱,分析银纳米粒子的LSPR演变行为。而且得到了卤离子刻蚀银纳米粒子反应的动力学参数。另外,利用时间分辨光谱原位分析银种子的形成过程,评估了银种子的形成中包括还原剂浓度,稳定剂的量和还原剂滴加的方式等影响因素。3.发展LSPR光谱的相关性计算与分析。将时间分辨光谱与二维相关光谱(2DCOS)分析和主成分分析(PCA)结合在一起来研究牛血清白蛋白(BSA)与金属纳米粒子间的相互作用。当BSA加入到金属溶胶中,一系列金属纳米粒子的LSPR光谱被采集。通过2DCOS分析,获取银纳米粒子LSPR强度的变化。BSA的加入引起银纳米粒子通过它们之间的静电力作用而聚集,但是对于金纳米粒子这种现象不明显。4.发展具有LSPR性质的银纳米粒子的应用。将各向异性银纳米粒子应用于羊毛织物的染色。改性的羊毛织物由于银纳米粒子的LSPR性质表现出不同的颜色。银纳米粒子在羊毛纤维上的组装是通过二者之间的静电力实现的。这种改性的羊毛织物对大肠杆菌表现出很强的抗菌活性。另外,二氧化硅纳米粒子与银纳米粒子复合组装到羊毛纤维上而获得了新的多功能性羊毛织物。二氧化硅纳米粒子对羊毛的处理不仅增强了银染色的羊毛颜色,而且也使得羊毛具有超亲水性质。同时改性的羊毛仍具有良好的抗菌性质。

论文目录

• 内容提要
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 表面等离子体共振——贵金属纳米材料的独特光学性质
• 1.1.1 表面等离子体共振的基本概念
• 1.1.2 纳米粒子表面等离子体共振性质的影响因素
• 1.1.3 贵金属纳米粒子的形貌调控
• 1.2 贵金属纳米材料的应用
• 1.2.1 表面增强光谱学
• 1.2.2 生物与化学传感
• 1.2.3 疾病的诊断与治疗
• 1.3 本论文的研究思路与内容
• 第二章 银纳米粒子的形貌控制合成与LSPR调控
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 银纳米盘的热老化实验
• 2.2.3 光诱导银纳米板的形貌转化
• 2.2.4 测试仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 热老化银纳米盘的形貌转化
• 2.3.2 光诱导银纳米盘的形貌转化
• 2.4 本章小结
• 第三章 时间分辨LSPR光谱对银纳米粒子反应过程的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 测试仪器
• 3.2.3 银纳米三角板的制备
• 3.2.4 卤离子刻蚀过程中时间分辨消光光谱的采集
• 3.2.5 滑窗二维相关分析
• 3.2.6 种子生成的实时原位消光光谱采集
• 3.2.7 Mie理论模拟
• 4的加入方式'>3.2.8 NaBH₄的加入方式
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 卤离子刻蚀过程的时间分辨光谱研究
• 3.3.2 种子生成过程的实时光谱研究
• 本章小结
• 第四章 二维相关LSPR光谱分析对金属纳米粒子与BSA相互作用的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 测试仪器
• 4.2.3 金银纳米粒子的制备
• 4.2.4 时间分辨消光光谱的采集
• 4.2.5 消光光谱的分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 消光光谱的分析
• 4.3.2 金纳米粒子与BSA的相互作用
• 4.3.3 混合溶胶二维相关LSPR的研究
• 本章小结
• 第五章 各向异性银纳米粒子的应用:羊毛织物的多功能化
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 测试仪器
• 5.2.3 各向异性银纳米粒子的制备
• 5.2.4 二氧化硅纳米粒子的制备
• 5.2.5 羊毛织物的银纳米粒子染色
• 5.2.6 二氧化硅纳米粒子在机织羊毛上的组装
• 5.2.7 抗菌测试
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 银纳米粒子对羊毛的直接染色
• 5.3.2 银纳米粒子与二氧化硅纳米粒子对羊毛的复合染色
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 作者简历
• 发表论文及科研成果
• 致谢