枝状金纳米粒子的合成及其SERS特性研究与应用

论文摘要

金纳粒子具有优异的局域表面等离子共振（L S P R）特性,而且金纳粒子的L S P R特性与金纳米粒子的结构与形貌相关,特别是各向异性的金纳米粒子,在一定波长范围的光照下,可以激发出多个L S P R峰形。因此,我们设计和制备了各向异性的金纳米粒子,通过其结构与形貌的变化实现L S P R峰的位置和形状的调节,以期在表面增强拉曼散射（S ER S）、催化反应、生物治疗等多个领域具有更为广泛的应用。本文在理论研究的基础上,通过优化设计各向得异性金纳米粒子的结构与形貌,采用改进的一锅法（one-pot synthesis）的简易合成方法,获多种枝状的金纳米粒子,如金纳米星和金纳米粒子。理论与实验研究表明,由于枝状金纳米粒子中尖端结构的存在,呈现出强的各向异性LSPR特性,从而具有优异的SERS特性。同时,通过静电吸附自组装原位生长方法制备了具有良好SERS特性的枝状金纳米粒子基底,并应用于剧毒农药甲基对硫磷的检测,显示出非常高的灵敏度。论文的主要内容如下:第一章介绍了拉曼散射和表面增强拉曼散射的概念、常见的金纳米粒子的制备方法和一般性质、各向异性金纳米粒子的生长机制研究以及本论文的目的和内容。第二章介绍了一锅法合成各向异性枝状金纳米粒子的实验过程以及特性表征和分析。实验过程中,通过控制反应混合物中抗坏血酸的量,合成得到了多种形貌的枝状金纳米粒子,进而实现局域等离子共振频率的调节,改变其SERS特性。其中,理论模拟和实验结果表明,当AA的量为40μl时,合成得到的枝状金纳米粒子的核直径为60 nm左右、枝状体的端面直径为15纳米和长度为10 nm纳米左右,显示出卓越的SERS特性,增强因子可达1.5×108。第三章介绍了高性能枝状金纳米粒子SERS基底的制备及其应用。实验结果表明,制备的枝状金纳米粒子基底,不仅具有强的SERS特性,并且具有非常好的稳定性和均一性。应用枝状金纳米粒子SERS基底进行剧毒农药甲基对硫磷的检测,检测极限低至10ng/ml,检测范围为10 ng/ml到1 mg/ml之间,具有很大实用价值。第四章是本论文研究工作的总结与展望。

论文目录

摘要

abstract

引言

1 绪论

1.1 拉曼散射与表面增强拉曼散射（SERS）

1.1.1 拉曼散射

1.1.2 表面增强拉曼散射（SERS）

1.2 金纳米粒子的性质

1.2.1 金纳米粒子介绍

1.2.2 金纳米粒子的局域等离子共振（LSPR）

1.3 枝状金纳米粒子的制备

1.3.1 一步合成法

1.3.2 种子介导生长法

1.3.3 抗坏血酸还原法

1.3.4 HEPES还原法

1.4 枝状金纳米粒子形成机制

1.4.1 定向吸附以及外延生长

1.4.2 随机聚集生长

1.5 常见SERS基底的制备与发展

1.5.1 传统SERS基底

1.5.2 阵列排列的纳米金属基底

1.5.3 核-壳纳米材料基底

1.6 论文研究的内容与意义

1.6.1 研究意义

2 枝状金纳米粒子的合成

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2 枝状的金纳米粒子的制备过程与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 添加的AA体积对Au BNs制备的影响

2.3.2 Au BNs的 SERS性能和增强因子

2.3.3 结果与讨论

2.4 小结

3 枝状金纳米粒子基底制备及其应用

3.0 引言

3.1 实验部分

3.1.1 仪器与试剂

3.1.2 基底的制备与性能表征

3.1.3 甲基对硫磷的检测方案

3.2 结果与讨论

3.2.1 枝状金纳米粒子基底的表征

3.2.2 枝状金纳米粒子基底性能测试

3.2.3 应用检测甲基对硫磷

3.3 小结

4 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吕炜烽

导师: 周骏,顾辰杰

关键词: 枝状金纳米粒子,一锅法,表面增强拉曼散射,高灵敏检测

来源: 宁波大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 宁波大学

分类号: O437.3

DOI: 10.27256/d.cnki.gnbou.2019.000725

总页数: 54

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