贵金属纳米颗粒的组装、分离及光学性质研究
贵金属纳米材料由于特殊的物理化学性质而被广泛研究，贵金属纳米颗粒最具有特征的就是其表面等离子体共振(SPR)性质。同大部分金属材料一样，金有着诸多良好的性质（高导电率、反射率，延展性和耐腐蚀性等），但当其尺寸到达纳米级别时，新的属性和潜在的应用便出现了，最引人注目的就是金颗粒与光的相互作用，当金颗粒受到光的辐射时，在特定波长下，金颗粒表现出了很强的吸收和散射，这便是金纳米颗粒的SPR性质。当相邻金颗粒之间的距离足够小时，会出现“热点”(hot spot)，“热点”能够大大的加强纳米结构的场强，一维的金纳米组装体不仅在结构中存在多个“热点”，并且其纵向SPR性质会随着组装体尺寸的改变可调，且结构能够稳定保存，鉴于一维金纳米组装体的这些性质，其在表面增强拉曼、生物检测、生物传感方面有着很广泛的应用。目前贵金属纳米组装体的合成虽然已经有很多方法，但实现精细控制有限的组装程度仍然是个挑战，因为组装体性质活泼，极容易发生二次团聚，并且合成之后的样品组装程度不一，尺寸不均一大大影响了其性质的应用。所以如何合成组装程度可控的组装体并对其进行稳定仍然是一个问题。本文的研究涉及了各种组装方法的比较，在密度梯度离心体系中“一管法”合成一维金纳米组装体、组装体与荧光分子的复合以及氧化硅的多次包覆，具体的研究内容及成果如下: 1.首先采用种子生长法以及柠檬酸钠还原氯金酸的方法来制备不同尺寸的金球形纳米颗粒，阐述了Ag+在金纳米颗粒合成中的作用。探索了不同的方法诱导金颗粒组装的结果。TEM显示对于PDDA与NaCl诱导金颗粒组装的方法，调节PDDA以及NaCl的浓度金颗粒组装程度会随之发生改变，浓度变大时，金颗粒组装程度会加强，甚至出现团聚的情况。对于低温诱导组装法，当温度较低时，纳米颗粒会倾向于形成组装体来维持能量最低状态。紫外可见吸收光谱(UV-Vis)显示，不同尺寸的金纳米颗粒组装体SPR性质均随着组装程度的改变而改变，纵向尺寸越大的组装体纵向SPR峰红移程度越大。 2.利用“一管法”使得金纳米颗粒仅通过一次离心，实现可控组装成一维纳米结构并且进行组装后的分离。NaCl溶液作为组装层诱导金纳米颗粒组装。带电聚合物如聚丙烯酸(PAA)作为封装/稳定层稳定组装体防止其进行进一步的团聚。随后，获得的各种不同大小的一维纳米链穿过密度梯度层进行有效的离心分离。通过改变组装层，包覆层的浓度以及离心速率颗粒的组装程度可以很好的进行调控。荧光高分子PDI-PDMAEMA作为功能层被包覆在组装体外层，成功实现了荧光增强效果，并且，多聚体的增强效果要好于单个颗粒。 3.首先用柠檬酸钠还原氯金酸的方法制备了不同尺寸的金纳米颗粒，在MPA进行表面修饰之后，利用NaCl诱导颗粒组装并且利用氧化硅对组装体进行稳定，同时，氧化硅可以作为一层间隙隔离金属与荧光分子防止荧光淬灭。并且利用荧光分子与硅烷之间的作用将荧光分子在包硅的过程中复合进核壳结构中。通过调节氨水用量，硅烷用量，反应温度等条件完善氧化硅的形貌与厚度。利用17 nm，40 nm，50 nm三种尺寸的颗粒合成了Au nanochain@SiO2@SiO2，并且成功在结构中复合了荧光染料。
金纳米颗粒;可控组装;密度梯度分离;光学性质
北京化工大学
硕士
化学
罗亮
2015
中文
TB383
88
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）