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摘 要

Ag/Au纳米晶体具有十分良好的光学性能，它的这项优异性能让它在众多的领域中有着十分广泛的应用。通过改变Ag/Au纳米晶体的各项指标来研究不同指标下的Ag/Au纳米晶体的光学性能，从而扩展其在更多领域的应用是很有必要的。本论文采用光化学方法合成了银纳米粒子和晶种法合成了金纳米晶体颗粒。

关键词：Ag/Au纳米晶体 光学性能 光化学方法 晶种法

Synthesis of Ag/Au Nanocrystals

Abstract

Ag/Au nanocrystals have excellent optical properties, and its excellent performance is widely used in many fields. It is necessary for us to study the optical properties of Ag/Au nanocrystals under different targets by changing the parameters of Ag/Au nanocrystals. This dissertation focus on the preparation of silver nanocrystal by photochemical method and gold nanocrystal by Seed method.

Key Words: Ag/Au nanocrystals, optical properties; Photochemical method; Seed method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 合成方法 2

1.2.1 溶胶—凝胶法 2

1.2.2 金属置换法 2

1.2.3 电化学法 3

1.2.4 连续还原法 4

1.2.5 晶种生长法 5

1.2.6 其他合成方法 5

1.3 纳米晶体生长机理 5

1.3.1成核阶段 5

1.3.2 核到晶种的转变 6

1.3.3 晶种生长为纳米晶体 7

1.3.4 金属合金与核壳纳米结构的形成机理及研究进展 7

1.4 应用前景 8

1.5 总结 8

1.6 论文选题及研究思路 9

第二章 实验部分 10

2.1 实验仪器与实验试剂 10

2.1.1 实验仪器 10

2.1.2 实验试剂 10

2.2 Ag纳米晶体的合成 11

2.2.1 光化学方法合成银纳米棒 11

2.2.2 光化学方法合成银纳米片 11

2.3 Au纳米晶体粒子的合成 12

2.3.1 晶种法合成金纳米晶体 12

2.4 样品表征 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 银纳米棒的表征 13

3.2 银纳米片的表征 14

3.3 金纳米晶体的表征 16

第四章 结论与展望 18

4.1 主要实验结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致 谢 22

第一章 文献综述

1.1 引言

纳米材料因为其众多的优越性能^[1]，引起了广大研究者的兴趣^[2]。其中，银纳米粒子由因为它具有十分优良的导电导热性和好的模板作用^[3-4]吸引了十分多的研究者对其进行深入的探究。图1-1就是Yang合成的不同情况下的Ag纳米线的SEM图。金纳米虽然说导电导热性能不如银，但是由于其合成方法多样并且合成时便于控制^[5]，而且还有优异的稳定性^[6]也受到了研究者广泛的关注。

图1-1 不同情况下Ag纳米线的SEM图 （a）0.25ml/LAgNO₃和0.375mol/LPVP，滴加速率0.375mL/min；（b）0.25mol/LAgNO₃和0.375mol/LPVP，滴加速率0.75mL/min；（c）0.5mol/LAgNO₃和0.75mol/LPVP滴加速率0.375mL/min；（d）0.5mol/LAgNO₃和0.75mol/LPVP，滴加速率0.75mL/min。

本次设计研究的金银纳米粒子，它的光学性质和电子性质都十分独特，例如可以作为增强拉曼散射效应（SERS）的基底材料，作为催化剂^[7-10]和电催化剂^[11-12]以及生物诊断^[13-15]。所以具有很高研究的价值和很大的市场应用前景^[16,34]。

1.2 合成方法

近年来，人们已经研究出多种金属纳米材料的合成方法，其中包括溶胶-凝胶法、置换法、电化学法、晶种法、连续还原法等。

1.2.1 溶胶—凝胶法

溶胶-凝胶法是一种在温和的条件下进行的反应。其实验过程首先是将原料分散在溶剂中，进过水解反应形成活性单体；之后进过一系列的处理，让它形成具有空间结构的凝胶；在之后，经过对生成的凝胶进行干燥和热处理，就能制备出纳米粒子^[17,31]。该方法制作胶体的技术比较成熟，并且设备不复杂，可控性能也好，制作出来的胶体也比较均匀^[32]。Devaraja等人就成功运用这一种方法合成了Au/Ag金属纳米粒子^[17]。也有人尝试着用该方法，通过对模板在溶胶中浸泡时间和金溶胶浓度的控制来制作纳米晶体^[32]。

1.2.2 金属置换法

置换法利用的就是金属的置换反应，利用还原性较强的金属离子将金属离子置换出来，之后沉淀在金属的表面形成复合的金属离子。在这种方法中，具有特定形貌和尺寸的中等电负性的金属先被还原，之后加入电负性较大的金属盐溶液。四川大学材料科学与工程学院的几位研究人员通过这种方法，利用铜片一次将硝酸银中的银离子和氯金酸中的金离子依次置换出来，得到枝状的Ag/Au金属纳米材料^[18],下图1-2就为做出来的枝状Ag/Au金属纳米材料的高倍图。该方法如果两种金属的电负性相差越大，置换的程度也越强大。如果反应完全进行了，生成的产物是一个中空的单相结构，但是如果反应过程中停止了，生成的会是核壳或者合金纳米粒子，如图1-3所示。该方法的工艺与设备都不复杂，并且实验的速度较快，也不需要花费很大的成本。但是，这种方法却只是用与内核是强还原性的金属、外壳为强氧化性的金属的双金属材料，所以从实用性的角度上来看并不是很突出^[5]。

图1-2 树枝状Ag/Au双金属纳米材料的SEM高倍图。

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