金纳米粒子的表面等离子体共振吸收光度法研究和分析应用

在阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠存在下的水溶液中 ,基于金纳米粒子产生的表面等离子体共振吸收的原理 ,提出了一个分光光度方法。结果表明在 5 2 4nm处的共振吸收强度与金质量浓度在 2 .4～ 1 2 0 μg/mL范围内服从比尔定律。其线性回归方程为 :c =5 5 .5 8A + 0 .78,相关系数为 0 .9998。

一个简便快速测定CO的纳米金表面等离子体共振吸收光谱法

CO主要由火焰或烤炉等碳的不完全燃烧所产生,是一种常温下为无色、无臭的有毒气体,人们受一氧化碳的污染在慢性中毒时完全意识不到它,有时甚至有舒适的感觉,这些特性更增加了它的危害性。因此,探索简便快速灵敏的CO检测方法具有重要意义。研究表明,在pH 7.2磷酸盐缓冲溶液中,一氧化碳还原HAuCl_4生成近似球形的金纳米粒子(NG),其平均粒径为45 nn,在1.70,2.20和9.70 keV处产生3个金元素的能谱峰,在540 nm处产生一个表面等离子体共振(SPR)吸收峰。采用分光光度法优化了分析条件,选择磷酸盐缓冲缓冲溶液的pH为7.2,磷酸盐缓冲浓度为40 mmoL·L^(-1),HAuCl_4浓度为40.0μg·mL^(-1),反应时间为5 min。在选定条件下,CO浓度在0.2~8.75μg·mL^(-1)范围内与其SPR吸收峰峰值成线性关系,检出限为0.1μg·mL^(-1)CO。考察了共存物质对测定1.0μg·mL^(-1)CO的影响。结果表明,当相对误差在±5%之内,200倍的SO_3^(2-),PO_4^(3-),SO_4^(2-)、C_3^(2-),NO_3^(-);100倍的Zn^(2+),K^+,BrO_3^-,Na_2S,乙醇,甲醇;80倍的Ni^(2+),Cr^(3+),Co^(2+),Ca^(2+),Mg^(2+),Fe^(3+),葡萄糖,pb^(2+),Al^(3+),SeO_3^(2-),Na_2S_2 O_3,甲醛;50倍的Mn2+不干扰测定。这表明该SPR光度法具有较好的选择性。采用本法测定了空气样品中CO含量,结果与气相色谱法一致,相对误差在1.8%~4.2%之间。

基于金纳米粒子局域表面等离子体共振吸收检测卡托普利

柠檬酸根稳定的金胶在一定盐浓度下由于盐的电荷屏蔽效应而发生聚集。加入一定浓度的卡托普利后,由于卡托普利分子中含有巯基和羧基,其分子中的巯基可以通过Au-S键连在金纳米粒子表面,同时,在pH9.91的条件下,其分子中的羧基去质子化形成-COO-,导致金胶表面负电荷增多,纳米粒子之间的静电排斥力增大,金胶的聚集得到了抑制。基于金胶由聚集到分散的现象,利用紫外-可见吸收光谱进行表征,建立了定量检测卡托普利含量的方法。该方法的线性范围为0.04～1.2μM,检出限为20nM。将此方法用于合成样的检测,回收率在86.3%～108.2%之间。

波长及金属膜厚度对表面等离子体共振的影响

表面等离子体共振(SPR)传感器的光源波长和金膜的厚度影响表面等离子体共振吸收,波长及金膜厚度不同,共振峰的半宽度及深度就会不同,即仪器的灵敏度和实验现象不同.该文利用MATLAB模拟仿真,计算得出表面等离子体共振传感器不同波段光源对应的最佳金属膜厚度,将中心波长为1 550nm、1 310nm、850nm、660nm 4种光源进行对比,得出光源波长为1 550nm、金膜厚度为40nm时,表面等离子体共振传感器的灵敏度最高,实验现象最明显.

电介质球腔体模式与金属表面模式的共振吸收

利用多重散射法对表面等离子激元模式和腔体本征模式,以及它们之间的耦合进行了详细的研究.研究结果表明:当二者之间的频率非常接近时,它们之间相互作用,在耦合频率附近可以产生非常强烈的吸收.通过调节体系中的某些参数,可以控制腔体本征模式和表面等离子激元出现的频率,从而使强吸收出现在所希望的频率上.详细地研究了介质小球的物理和几何参数对此共振吸收的影响.

Ni离子注入SiO_2的表面形貌和光学吸收性能研究

室温下，将能量为60keV，剂量范围在1×10^16-1×10^17／cm^2的Ni离子注入到SiO2中。随后将样品在Ar气中退火（400—1000℃）。采用原子力显微镜（AFM），掠入射X射线衍射（GXRD），紫外-可见分光光度计（UV—Vis）对退火前后样品的表面形貌，Ni纳米颗粒的形成和热演变过程以及样品光吸收性能进行分析表征。结果表明：剂量为1×10^17／cm。的样品退火前后均未能形成纳米颗粒；剂量为5×10^16／cm^2和l×10^17／cm^2的样品中形成了纳米颗粒，退火后颗粒长大，样品表面凸起（Ni纳米颗粒）高度增加，数量减少。SiO2中Ni纳米颗粒的光吸收带在310—520nm，800℃后光吸收带变得明显且伴随峰位蓝移。经1000℃退火后，Ni纳米颗粒被热分解的O氧化为NiO纳米颗粒，NiO纳米颗粒的光吸收带位于300nm附近。

纳米金表面等离子体共振吸收光谱法测定头孢氨苄

建立了一种检测头孢氨苄含量的表面等离子体共振(SPR)吸收光谱法。在碱性介质中,头孢氨苄降解产物为巯基化合物,巯基化合物与氯金酸发生反应生成纳米金微粒,纳米金微粒体系在550 nm处产生一个SPR吸收峰,体系的SPR吸收峰峰值与头孢氨苄的质量浓度有良好的线性关系。方法的线性范围为2.00~28.0μg/m L,线性回归方程为△A=-0.0131+0.0089ρ(μg/m L),相关系数为0.9973,检出限为1.2μg/m L。方法用于测定头孢氨苄胶囊含量时,测定结果的RSD为2.1%,回收率在92.0%~106.9%之间。

Ag,Cu离子注入石英玻璃光学吸收谱研究

用Mie理论和Maxwell Garnett(M G)理论对Ag,Cu单元素注入石英玻璃的吸收谱进行了模拟,得到了与实验结果一致的表面等离子体共振吸收峰.模拟结果显示,吸收峰来源于Ag和Cu注入石英玻璃后形成纳米颗粒的光吸收.假定Ag,Cu双元素注入石英玻璃后形成合金结构,M G理论模拟结果与实验吻合良好,说明形成合金结构的可能性很大.同时,用电子自由程理论对金属颗粒的介电函数进行了修正,给出了可以反映共振吸收峰的峰宽和强度随颗粒尺寸变化的模拟结果,为光开关的研究提供了一定的理论依据.

Ag离子注入单晶MgO光吸收和透射电镜研究

能量为200kev的Ag离子注入到单晶MgO中，透射电镜明场像和高分辨像证明了该样品中形成了Ag纳米颗粒,未退火样品以及还原气氛下退火样品的光吸收谱都观察到Ag的吸收峰,发现随退火温度的升高，Ag的吸收峰先向短波方向移动，随退火温度的进一步升高又向长波移动，退火温度达到900℃时吸收峰红移到未退火前的位置,由透射电镜明场像和相应的选区电子衍射花样发现，由于离子辐照效应使得Ag离子注入单晶MgO非晶化，且注入层被部分损伤。

Ag纳米颗粒的光吸收和透射电镜研究

用硼氢化钠作还原剂,制备出两种相对稳定的含银纳米颗粒的水溶胶,用透射电镜(TEM)和光学吸收谱对这些颗粒进行了表征.当被还原的银离子较少时,所形成的银纳米颗粒较小,吸收峰呈现二极等离子体共振吸收峰.当被还原的银离子较多时,银纳米颗粒尺寸变大,并出现二极和四极共振吸收峰.在Ag纳米颗粒形成后,对其溶液稀释,发现其峰形保持不变,而峰位会出现红移,最大红移量可达到10 nm.透射电镜研究表明,低浓度溶胶中的Ag纳米颗粒尺寸较为均匀,平均直径12 nm.高浓度溶胶中的纳米颗粒尺寸呈双尺寸分布特点,少量颗粒直径小于14 nm,大部分颗粒直径大于20 nm.

纳米Ag颗粒复合薄膜的制备及其吸收特性

利用磁控溅射分层制备Ag和SiO2薄膜,通过快速热处理,使Ag颗粒富集在复合薄膜的表面。研究了Ag膜层厚度、退火时间、退火温度和退火方式对Ag颗粒形貌的影响,以及Ag颗粒致密度对其共振吸收的影响。结果表明:通过控制每层Ag膜的厚度,可有效控制Ag颗粒形貌。当每层金属为2 nm、退火温度为500℃时,形成的颗粒粒径大小均匀且致密度较高。通过间断退火可有效降低Ag颗粒的粒径。发现Ag颗粒表面等离子共振吸收并没有随颗粒粒径的减小而明显降低,甚至提高。这和以往的报道不同。通过深入研究金属颗粒表面等离子体产生机理,发现其表面等离子共振吸收增强的原因是致密度较高的颗粒表面能级与费米能级差值较大,Ag颗粒内部的电子向颗粒表面迁移越多,形成新的费米能级E'F的电子数就越多,表面等离子共振吸收就越强。最终得出了金属颗粒共振吸收不单纯依赖于金属粒径、和颗粒的致密度也有很大关系的结论。

Ag-Cu离子注入SiO_2玻璃后形成纳米颗粒的研究

Ag、Cu离子经200和110keV加速后分别以5×1016和1.5×1017ions/cm2的剂量在室温下先后注入到非晶SiO2玻璃中。注入后样品的光学吸收谱显示两个吸收峰,其峰位为407和569nm,分别对应单独Ag和单独Cu纳米颗粒的等离子体共振吸收峰,样品在还原-保护气氛下退火后吸收峰峰强明显增加。样品的透射电镜选区电子衍射花样含有Ag、Cu两套衍射环,透射电镜的明场像观察到大量的纳米颗粒呈现出中心亮斑特征。在样品倾转过程中,中心亮斑特征依然存在,证实这种现象是离子辐照产生的纳米空位团簇。扫描透射电子显微镜高角环形暗场像进一步证实了这一点。综上所述,样品中形成了单Ag和单Cu包裹空位团簇的纳米颗粒。

还原气氛退火对Ag-Cu纳米颗粒光学吸收的影响

经43kV和30kV加速后的Ag、Cu离子按相同的剂量在室温下先后注入到非晶SiO2玻璃.用X射线光电子能谱(XPS)分析注入样品的价态分布,发现Ag、Cu仍以金属态形式存在.注入后光学吸收谱显示吸收峰的位置在442nm,说明在该实验条件下,SiO2玻璃表层很有可能形成了Ag Cu纳米合金颗粒.样品在还原气氛下从300～800℃每隔100℃退火1h后,发现等离子体共振吸收峰的位置发生了蓝移并在500℃时出现双峰,表明退火过程中Ag Cu纳米合金颗粒开始分解成Ag和Cu纳米颗粒.随着退火温度的上升,Ag、Cu纳米颗粒生核生长,当退火温度高于600℃时Cu颗粒尺寸变小,当退火温度高于700℃时Ag颗粒才开始变小.

Ag/SiO_2介孔组装体系的结构与光吸收特性

纳米颗粒介孔组装体系的光学特性是纳米材料领域的重要研究内容,采用浸泡-氢还原的方法制得Ag/SiO2介孔组装体系,通过透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,使用分光光度计(Cary5EUV-Vir)对在不同还原温度下制得的样品进行光吸收测量。TEM结果证明银颗粒近似为球形,呈高度弥散且均匀分布于介孔之中,颗粒直径约为5nm。光吸收测量结果发现,在还原性气氛H2中制备的样品表现出Ag纳米颗粒的吸收,即由自由电子共振引起的表面等离子体共振(SPR)吸收峰,且随着处理温度的升高,吸收边红移。

金纳米双锥的SPR吸收调控及光热性能评价实验设计

设计了金纳米双锥的合成、表面等离子体共振(SPR)吸收调控及光热性能评价综合性实验。采用种子生长法制备了高纯度的金纳米双锥;通过改变实验参数实现了金纳米双锥的SPR吸收调控;利用红外热像仪评价了金纳米双锥的光热性能和光热稳定性。硝酸银(AgNO_(3))、金种子和油酸钠(NaOL)的加入量直接影响金纳米双锥的SPR吸收波长;当AgNO_(3)的加入量为6 mmol、金种子的加入量为300μL和NaOL的加入量为0.25 mmol时,制备的金纳米双锥的SPR吸收波长位于810 nm左右。在2 W/cm~2的808 nm激光照射下,80μg/mL的金纳米双锥溶液升温高达34.5℃,且连续照射6次升温幅度基本无变化,表明制备的金纳米双锥具有优异的光热性能和光热稳定性。

周期地嵌入电介质球壳的金属表层的表面等离子激元及其与电介质腔体模式的耦合

通过观察金属底板中周期地嵌入电介质球壳的体系的光学吸收性质,研究了表面等离子激元以及与其他电磁模式的耦合特性.在这种周期结构的金属表面,发现存在两种响应频率,分别对应于表面等离子激元模式和金属中的电介质腔体模式.在这些响应频率上,可观察到与它们相对应的吸收峰.由于金属的表面模式不能与平面入射光直接耦合,而腔体模式与平面入射光和表面等离子激元模式的耦合一般较弱,因而通常情况下这些吸收峰的峰值有限.然而,通过调整体系中的某些参数,可以使腔体模式和表面模式的频率非常接近,这时二者之间的耦合强度将大大提高.此时,在相应的频率附近可观察到极强的吸收峰.详细地研究了介质球壳的物理和几何参数对此共振吸收的影响.

热处理条件对硅酸盐玻璃中原位形成银纳米颗粒的影响

用离子交换结合热处理法制备银(Ag)纳米颗粒–玻璃复合材料。用透射电镜、高分辨透射电子显微镜、Rutherford背散射谱和紫外–可见光吸收光谱研究了热处理条件对玻璃中原位形成Ag纳米颗粒的影响。结果显示:随着热处理温度升高,玻璃表面的Ag原子逐渐向玻璃内部扩散,其表面摩尔浓度逐渐降低。提高热处理温度和延长热处理时间都有利于提高玻璃中Ag纳米颗粒的体积分数。空气中,高温热处理高掺Ag量的白玻璃样品时发生二次成核,因此,Ag纳米颗粒尺寸呈双峰分布。Ag纳米颗粒尺寸的双峰分布导致其等离子体共振吸收峰出现双峰。在氢气气氛中,在250℃热处理2min,即可在玻璃中形成大量Ag纳米颗粒,颗粒尺寸小于空气中高温热处理样品的尺寸,从而引起表面等离子体共振吸收峰发生蓝移。

超薄Ag膜的椭偏光谱建模及解谱

用直流溅射法制备了6个不同厚度的超薄Ag膜。结合超薄Ag膜的结构特点，采用了Drude模型联合Lorentz Oscillator模型的解谱方法，得到1～6号样品的厚度分别为4．0，6．2，12．5，26．2，30．0和40．6nm。从拟合结果的消光系数k图谱中发现，在1号到4号样品中分别于430，450，560和570nm处出现了表面等离子体共振峰（SPR），随膜厚的增加共振峰宽化且峰位红移。最后，利用SPR理论计算出不同厚度Ag薄膜等离子体共振峰出现的位置，并和实验结果进行了比较。

玻璃基底上二维有序Au纳米结构阵列消光特性的理论研究

采用离散偶极子近似方法(discrete dipoleapproximation,简称DDA)从理论上对玻璃基底上不同粒径的Au纳米粒子结构阵列的消光光谱以及消光峰与纳米粒子粒径的关系进行了研究。计算结果显示玻璃基底上的Au纳米粒子结构阵列的消光谱中出现明显区别于Au单体纳米粒子的共振峰,玻璃基底上的Au纳米粒子结构阵列的消光性质与单体纳米粒子的粒径密切相关,随着纳米粒径的增大表面等离子体共振吸收峰出现明显红移,并且在粒径>40nm时出现多峰吸收现象。计算结果与实验结果基本一致。给出玻璃基底上的Au纳米粒子结构阵列的共振吸收峰随单体纳米粒子粒径变化的关系图。对Au纳米结构阵列的吸收机制进行系统的理论分析。