1、表面等離子共振是金屬表面自由電子在光的電磁場(chǎng)作用下的的集體振動(dòng)的現(xiàn)象,在傳感、檢測(cè)、發(fā)光、波導(dǎo)、太陽(yáng)能光伏等多方面有重要應(yīng)用前景,近年來(lái)引起了極大的關(guān)注。等離子共振的重要性質(zhì)之一是使金屬顆粒表面附近的局域電磁場(chǎng)極大增強(qiáng),因而可以增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度(SERS)和提高發(fā)光體的激發(fā)強(qiáng)度。而金屬納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)將影響表面等離子振動(dòng)的峰位和強(qiáng)度。因此,制備不同尺寸和結(jié)構(gòu)的金屬納米結(jié)構(gòu),研究生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)因素,對(duì)其實(shí)際應(yīng)用具有非常重

2、要的意義。
　　 本文用濕化學(xué)法制備了幾種不同結(jié)構(gòu)的金,銀納米顆粒,系統(tǒng)研究了控制顆粒形貌、結(jié)構(gòu)的因素,探討了顆粒的生長(zhǎng)機(jī)理。進(jìn)一步利用自組裝的方法將顆粒形成薄膜,研究了顆粒薄膜的SERS性能。并對(duì)金屬顆粒的等離子振動(dòng)與量子點(diǎn)的熒光耦合進(jìn)行了初步研究。論文取得了如下有創(chuàng)新意義的主要結(jié)果:
　　 (1)用一步化學(xué)反應(yīng)的方法,制備了不同尺寸的Ag顆粒。研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)如AgNO3和PVP濃度、反應(yīng)溫度、氨水加入量等因素對(duì)產(chǎn)物

3、的形貌和尺寸均有影響。并提出了顆粒生長(zhǎng)的兩種模式:擴(kuò)散生長(zhǎng)和團(tuán)聚生長(zhǎng),小尺寸顆粒主要通過(guò)擴(kuò)散生長(zhǎng)長(zhǎng)成,較大的顆粒則是由團(tuán)聚生長(zhǎng)得到。
　　 (2)采用油—水界面自組裝的方法制備了由密排Ag顆粒形成的薄膜,研究了其SERS性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),密排顆粒薄膜增強(qiáng)了R6G和pMA的拉曼信號(hào),而且SERS效果與顆粒尺寸有關(guān)。密排顆粒膜比滴加Ag溶膠形成的稀疏薄膜具有更好的增強(qiáng)效果。將沉積在襯底上的密排銀顆粒薄膜經(jīng)過(guò)500℃熱處理,制備了銀島膜

4、;研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),Ag島尺寸和顆粒間距可以由薄膜層數(shù)和熱處理溫度來(lái)調(diào)節(jié)。
　　 (3)用改進(jìn)的種子調(diào)節(jié)的化學(xué)鍍方法,制備得到了具有均勻的、厚度可控的Ag層的SiO2@Ag顆粒。研究發(fā)現(xiàn),加入SiO2球的相對(duì)量可以來(lái)調(diào)節(jié)Ag層的厚度,而合適濃度的PVP和Ag核心的快速長(zhǎng)大則是形成理想銀層的關(guān)鍵。研究還指出,提高生長(zhǎng)階段反應(yīng)物濃度,并調(diào)節(jié)溫度和PVP濃度,可以提高Si02@Ag顆粒的產(chǎn)量。SiO2@Ag顆粒具有從可見(jiàn)到近紅外的可調(diào)的

5、吸收峰,吸收峰的位置與Ag層厚度有關(guān)。SiO2@Ag核殼顆粒的SERS性能與Ag層形貌有關(guān)。
　　 (4)在無(wú)表面活性劑限制條件下,通過(guò)快速的化學(xué)反應(yīng)制備了一種新型的由銀核心和三維伸展的棒狀凸起構(gòu)成的花狀A(yù)g結(jié)構(gòu)。提高反應(yīng)物濃度后,得到了棒狀凸起尺寸更小、更密的花狀A(yù)g結(jié)構(gòu)。TEM和XRD等分析表明,花狀結(jié)構(gòu)的一部分棒狀凸起由通常的FCC相Ag構(gòu)成,而另一些棒則由HCP相的Ag構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),HCP相的形成是在特定的還原劑甲醛的

6、還原作用下,核心快速自由生長(zhǎng)的結(jié)果。花狀銀顆粒是由HCP銀的各向異性生長(zhǎng)和甲醛氧化產(chǎn)物一甲酸在顆粒表面吸附導(dǎo)致。
　　 (5)將制備花狀銀結(jié)構(gòu)的工藝拓展應(yīng)用到表面覆蓋有銀核心的SiO2球上,制備得到了由SiO2@Ag核殼和Ag納米棒組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)—海膽狀SiO2@Ag結(jié)構(gòu)。在海膽狀結(jié)構(gòu)中的Ag納米棒中也發(fā)現(xiàn)了HCP相。提高反應(yīng)物濃度后,海膽狀結(jié)構(gòu)Ag納米棒的尺寸變小,數(shù)量更多。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明,海膽狀結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵是在特定還原劑作用

7、下,SiO2球表面Ag核心的自由和快速生長(zhǎng)。
　　 (6)用種子法制備了不同長(zhǎng)徑比的金納米棒,在生長(zhǎng)階段用維生素C作為還原劑。研究發(fā)現(xiàn)加入過(guò)量的維生素C時(shí),金棒的頭部會(huì)長(zhǎng)的較大,形成肉骨頭形狀,同時(shí)在吸收譜中會(huì)出現(xiàn)第三個(gè)峰。在金棒表面包覆較薄的SiO2隔離層減弱了Au棒對(duì)CdTe量子點(diǎn)的熒光淬滅效應(yīng)。另外,由于金納米棒的等離子共振作用,CdTe量子點(diǎn)的熒光壽命變短。
　　 (7)利用油一水界面自組裝的方法,制備了由密排的