摘 要

近年来，贵金属纳米材料的合成与研究备受关注。而在众多的贵金属纳米材料中，金纳米棒的研究最为广泛和最具有应用潜力。金纳米棒是一种棒状纳米材料，有着独特的各向异性的光学性质（LSPR和SERS等），在生物标记、医学成像、光学传感等领域有着巨大的应用前景。由于金纳米棒的光学性质又与其尺寸和形貌等因素有关，所以可以通过调节合成过程中的相关参数来得到形貌可控的金纳米棒。并且研究表明，金纳米棒表面的等离子体性能可以通过结合银来增强。本文首先采用晶种法和十六烷基三甲基溴化铵-油酸钠二元双性表面稳定剂合成尺寸均一的金纳米棒，然后在金棒的基础上生长金银纳米梭，再通过紫外分光光度计对金棒以及金银纳米梭在不同浓度的甘油中的LSPR吸收带进行检测，结果表明金银纳米梭的折射率灵敏度较金棒有显著提高。

关键词：金纳米棒；Au-Ag纳米梭；局域表面等离子体共振

Abstract

In recent years, the synthesis and research of noble metal nanomaterials have received extensive attention. In a large number of precious metal nanomaterials, the research of gold nanorods is the most extensive and the most applied potential. Gold nanorods is a rod-shaped nano material, which has the unique optical properties of anisotropic (LSPR and SERS).It has a great application prospect in the fields of biological labeling, medical imaging, optical sensing and so on. Because the optical properties of gold nanorods are related to their size and morphology, the morphology controllable gold nanorods can be obtained by adjusting the relevant parameters in the synthesis process. And studies have shown that plasma properties of gold nanorods can be enhanced through the combination of silver. In this paper, we have successfully synthesized monodisperse core−shell Au−Ag nanoshuttles (NSs) on the basis of uniform gold nanorods (NRs) which was prepared by seed-mediated method and CTAB−NaOL binary surfactant mixture. Finally, UV spectrophotometry is used to detect the LSPR absorption bands of Au NRs and Au-Ag NSs in different concentrations of glycerol solution respectively. The study results demonstrate that the refractive rate sensitivity of Au-Ag NSs has been improved significantly than gold nanorods.

Key Words：gold nanorods; Au-Ag nanoshuttles; localized surface plasmon resonance

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 贵金属纳米粒子的制备方法 2

1.2.1 硬模板法 2

1.2.2 光化学合成法 2

1.2.3 电化学合成法 3

1.2.4 种子生长法 3

1.3 Au-Ag纳米核壳结构的性质 3

1.3.1 表面等离子体共振特性 3

1.3.2 表面等离子体共振对周围环境介质的敏感性 4

1.3.3 表面增强拉曼散射 4

1.4 Au-Ag纳米核壳结构的应用 4

1.4.1 在催化方面的应用 4

1.4.2 在生物分子检测方面的应用 5

1.4.3 在重金属离子检测方面的应用 5

1.4.4 在光学元器件方面的应用 5

1.5 本论文的研究内容 5

第2章 实验检测方法及实验方案 7

2.1 实验检测方法 7

2.1.1 甘油折射率的检测 7

2.1.2 Au-Ag纳米梭表面形貌的表征手段 7

2.1.3 Au-Ag纳米梭光学性能的表征手段 7

2.2 材料与仪器 8

2.3 Au-Ag球核壳纳米结构的制备 8

2.3.1 Au球的制备 8

2.3.2 Au-Ag球核壳纳米粒子的制备 9

2.4 Au-Ag纳米梭核壳结构的制备 9

2.4.1 金种的制备 9

2.4.2 金纳米棒的制备 9

2.4.3 Au-Ag纳米梭的制备 9

2.5 水-甘油混合物的配制 9

2.6 折射率灵敏度测量 10

第3章 金银纳米梭的性能研究 11

3.1 样品颜色对比及其UV光谱分析 11

3.1.1 金球与金银球核壳纳米结构的颜色对比及其UV光谱分析 11

3.1.2 金棒与金银纳米梭核壳结构的颜色对比及其UV光谱分析 12

3.2 样品表面形貌分析 13

3.2.1 金球与金银球核壳纳米结构的表面形貌分析 13

3.2.2 金棒与金银纳米梭核壳结构的表面形貌分析 14

3.2.3 Au-Ag纳米梭合金外壳的形成机理 15

3.3 样品的折射率灵敏度分析 16

3.3.1 金棒的折射率灵敏度分析 16

3.3.2 金银纳米梭的折射率灵敏度分析 18

3.3.3 金棒与金银纳米梭折射率灵敏度比较 19

3.3.4 金银球核壳结构的折射率灵敏度分析 20

第4章 总结与展望 22

4.1 本文总结 22

4.2 展望 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

1.1引言

自上世纪80年代以来，随着科学技术的发展，人们对纳米材料的研究越来越深入，发现纳米材料在化学合成、能源化工、信息存储、生物医学等领域有着巨大的应用前景。因此，各国纷纷加大对纳米材料研究的支持力度，仅2003年，全世界投入到纳米材料中的研究经费已经达到30亿美元^[1]。其中，美国在2001年便启动了国家纳米技术计划，截止2009年，美国对纳米材料研究投入的经费已达95亿美元^[1-2]。中国也加大了对纳米材料领域的研究投入，于2003年在北京成立了第一家国家级的纳米材料研究中心——国家纳米科学中心。此外，在相关政府部门的引导与支持下，全国各大高校及科研院所也纷纷加入到纳米材料的研究中，相继成立了多个纳米材料研究机构，并且在部分院校中还专门开设了纳米科学与技术专业，如北京航空航天大学等，为纳米材料的发展提供储备人才。在全球的共同努力下，纳米材料的研究取得了巨大的进展。

纳米材料是在三维空间中至少在一个维度上尺寸处于1～100 nm（）范围内的材料^[3]。它的尺寸非常细小，一根头发丝的直径也只有几千纳米。纳米科学是研究纳米尺度物质的尺寸、结构和性质的一门学科，与块状材料相比，纳米材料的尺寸非常微小，因此表现出一些独特的性质，如小尺寸效应、量子尺寸效应等。按照纳米材料的主要化学组成来分，可以分为：无机纳米材料（如碳纳米管）、半导体纳米材料（如量子点）、金属氧化物纳米材料（如ZnO）、金属纳米材料（如Au和Ag）、有机聚合物纳米材料（如树状分子）、仿生纳米材料（如胶囊纳米颗粒）。