Au@Ag纳米棒的制备及其SERS特性研究

【摘要】纳米颗粒的合成、表征以及应用是纳米技术领域的重要组成部分。近年来,该领域的研究人员对于纳米颗粒结构的研究已经从零维纳米颗粒扩展到了一维的纳米棒,从单一物质的纳米棒扩展到了两种或两种以上材质的复合型纳米棒。人们发现混合或复合结构的一维纳米棒可以进一步优化单一的零维颗粒的电学性能、催化特性和光学性能,并且在某些情况下能够表现出新的特性。本论文,通过化学合成方法分别使用单一表面活性剂和两种表面活性剂的方法制备了金纳米棒材料。通过控制生长条件,制备出不同长径比的金纳米棒。研究了金纳米棒的表面等离子体共振吸收特性。观察到金纳米棒分别在520nm和780nm附近出现了两个明显的吸收峰,将其分别归属于金纳米棒的横向和纵向表面等离子体共振吸收。研究表明随着金纳米棒长径比的变大,其表面等离子体横向吸收峰(520nm附近)没有发生明显的移动；然而,其纵向等离子体共振吸收峰(780nm附近)随着金纳米棒长径比的增大发生明显的红移现象。另外,通过透射电子显微镜对其大小及形貌做了表征,并探讨了金纳米棒的生长机理。在上述工作的基础上,我们以金纳米棒作为种子,通过化学还原的方法在金纳米棒的表面沉积了一层银,制备出了不同银壳层厚度的银包金壳核结构纳米棒。研究表明,当银壳层包覆后,纳米棒的等离子体共振吸收峰发生了明显的变化。纳米棒的纵向等离子体共振吸收峰的位置发生了明显的蓝移现象。相比之下,位于521nm处的纳米棒的横向等离子体共振吸收峰位并没有发生明显的移动,只是有微小的蓝移现象,并且最终保持不变。随着银壳层的增加,在420nm左右的地方出现了一个新的峰位,该峰的中心位置也伴随着银含量的增加发生了微小的红移。同时,银包金纳米棒溶液的颜色表现出很大的差异,从最初金纳米棒胶体的紫红色到壳核结构纳米棒的橙黄色,最终变为了深绿色。这种颜色上的变化是伴随着银壳层的厚度的增加而变化的。将上述方法所制备的不同长径比金纳米棒和不同银壳层厚度的银包金纳米棒作为表面增强拉曼散射(SERS)增强基底,系统地研究了其SERS增强特性。首先,以不同长径比的金纳米棒作为SERS增强基底,分别在532nm和785nm激发波长下的SERS增强特性。比较研究了同一长径比的金纳米棒作为增强基底,分别在325nm、532nm和785nm的激发波长下的SERS增强效果。另外,系统地研究了不同银壳层厚度的银包金纳米棒作为SERS增强基底,在不同激发波长下其SERS增强特性。众所周知,由于仪器的限制拉曼的激发波长只能局限在几个特定的值上,我们将所制备的纳米棒壳核结构材料作为SERS增强基底,通过改变纳米棒的长径比和银壳层的厚度将其表面等离子体共振峰调制到拉曼激发波长的附近,将会产生很强的共振增强SERS信号,可以进一步提高SERS基底的增强效果。这对SERS研究,不同激发波长下基底的选择和如何进一步增强SERS增强效果提供了一个可行的思路,具有重要意义。时域有限差分法(FDTD)是目前较为常用的一种模拟方法,我们利用FDTD方法模拟计算了金纳米棒和银包金纳米棒的理论消光光谱。系统地分析金纳米棒和银包金壳核纳米棒结构中表面等离子体共振吸收峰峰位移动与金纳米棒的长径比之间的依赖关系以及银包金纳米棒共振吸收峰位与所包覆的银壳层厚度的关系。将理论结果与实验结果进行比较,得出两者之间具有很好的一致性。
【作者】苑维；
【导师】方炎；
【作者基本信息】首都师范大学，光学，2014，硕士
【关键词】金纳米棒；银包金纳米棒；表面等离子体；表面增强拉曼散射；时域有限差分法；

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