金属壳层纳米粒子光学性质研究及高度有序纳米粒子阵列的制备

摘要

当金属处于亚波长尺寸时，金属的很多性质会发生变化，而这些性质使金属纳米粒子有广泛的应用。其中，金属纳米粒子的等离激元共振(SPR)就是引人注目的性质之一。利用这一性质，金属纳米粒子在传感，纳米光学元件，表面增强光谱，诊断等领域展现了很广泛的应用价值。这一性质和纳米材料的化学组成，纳米粒子结构和粒子间间距等因素有关。本论文主要制备了结构特殊的金属壳层纳米粒子来研究纳米粒子的材料和结构对光学影响。并且研究高度有序纳米粒子阵列的制备，为以后研究粒子间距对光学性质影响打下基础。 在第二章中，我们制备了具有不同壳层厚度的SiO2@Au，SiO2@Pd和SiO2@Pt纳米粒子，并系统的研究这三种壳层纳米粒子的光学性质。实验表明这三种纳米粒子消光峰都是随金属壳层的厚度的增加，发生先蓝移，后红移的变化规律。并发现产生这种情况的原因是等离激元杂化效应与延迟效应互相竞争导致的。随后，我们还研究了不同金属壳层纳米粒子的吸收强度和散色强度的关系。我们发现对于Pd、Pt壳层二氧化硅纳米粒子，当壳层厚度小于20nm时，粒子的消光峰以吸收为主。当这两种纳米粒子壳层厚度大于20nm时，纳米粒子的散射会代替吸收，成为主导地位。相比较而言，对于金壳层纳米粒子，无论壳层厚度如何变化，都是以散射为主，并且散射占消光的比例很大，约占消光的90％以上。 在第三章中，主要研究制备高度有序二维纳米粒子的阵列结构。当纳米粒子之间的间距均一时，我们才可以探究聚集体纳米粒子间距的改变对光学性质的影响，所以制备高度有序的纳米粒子阵列是研究聚集体光学性质必不可少的一环。我们首先合成金纳米粒子，并通过加热回流的方式，使金纳米粒子单分散性提高，然后控制金纳米粒子的浓度，制备出较高有序度的纳米粒子阵列。为后续研究聚集体纳米粒子的光学性质与其间距变化规律打下基础。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2纳米材料

1．2．1纳米材料的分类

1．2．2纳米材料的性质

1．3纳米结构阵列的制备及其影响因素

1．3．1金纳米粒子的合成方法

1．3．2影响纳米粒子的自组装的因素

1．4纳米粒子壳层结构

1．4．1金属壳层纳米粒子的制备

1．4．2二氧化硅粒子的制备

1．4．3二氧化硅微球表面修饰

1．4．4金壳层纳米粒子的壳层的制备

1．4．5金属壳层纳米粒子的应用

1．5本论文设计思路

第2章金属壳层纳米粒子的制备及光学性质的研究

2．1引言

2．2实验试剂与仪器

2．2．1实验试剂

2．2．2实验仪器及设备

2．3实验过程

2．3．1实验材料的处理

2．3．2二氧化硅球的表面修饰

2．3．3二氧化硅表面金种的吸附

2．3．4金属壳层的生长

2．3．5表征方法

2．4结果与讨论

2．4．1制备不同厚度的金属壳层纳米粒子

2．4．2金壳层纳米粒子的光学性质

2．4．3 Pd和Pt壳层纳米粒子的光学性质

2．4．4 Au、Pd、Pt壳层纳米粒子吸收和散射光谱的研究

2．5结论

第3章金纳米粒子的制备及自组装

3．1引言

3．2实验材料与过程

3．2．1实验试剂

3．2．2实验仪器及设备

3．3实验过程

3．3．1金纳米粒子的合成以及纯化

3．3．2金纳米粒子的熟化

3．3．3金纳米粒子阵列的自组装

3．4结果与讨论

3．4．1金纳米粒子的合成

3．4．2金纳米粒子的纯化

3．4．3金纳米粒子的熟化

3．4．4金纳米粒子浓度对自组装成膜的影响

3．5结论

第4章结论

参考文献

致谢