高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构阵列的构筑及其表面增强拉曼光谱的应用

采用气-液界面自组装方式制备得到有序单层聚苯乙烯(PS)微球阵列,以此为模板,采用磁控溅射沉积方法结合热处理技术获得单层六方非密排Au纳米颗粒阵列。随后采用水热法成功制得高度有序ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列。探究了生长机理以及反应温度、反应时间对微观形貌和光学特性的影响,进一步探究了该复合结构阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的灵敏度和均一性。结果表明:当水热反应温度从25℃升高至100℃时,ZIF-8纳米颗粒的数量逐步增多,同时尺寸随之增大,表面等离激元共振(SPR)峰和衍射峰均发生了红移。当水热反应时间从10 min增至60 min时,ZIF-8纳米颗粒从围绕Au纳米颗粒选择性生长到蔓延至整个材料表面。在样品表面沉积特定厚度的Ag膜后,测得4-氨基苯硫酚(4-ATP)和罗丹明6G(R6G)两种探针分子的检测极限均为10-11mol·L^(-1),4-ATP和R6G的SERS强度与分子溶液浓度呈线性关系,相关系数R2分别为0.9801和0.9844。随机选取10个不同位置测试4-ATP的SERS谱图,得到相对标准偏差(RSD)为8.86%,表明ZIF-8/Au纳米复合结构有序阵列作为SERS基底具有良好的均匀性和稳定性。

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。

Au/Ag核-壳结构复合纳米粒子形成机制的研究

在已制备好的Au纳米粒子表面 ,通过化学还原的方法沉积生长Ag包覆层 .通过控制Au ,Ag的比例 ,制备了粒度均匀且粒径可控的Au/Ag核 -壳结构纳米粒子 .利用UV vis吸收光谱和透射电子显微镜 (TEM)对Au,Ag摩尔比为 1∶10的复合纳米粒子的光学性质和形态进行随时监测 ,直接观察了核 -壳结构纳米粒子的生长过程 :一部分Ag+ 在Au核表面还原生长 ,溶液中其余Ag+ 还原形成银的纳米团簇向粒子表面的继续沉积生长 。

Au(Ru)-SiO_2纳米-微米复合粒子的制备及精细结构研究

在制备出高性能的Au(Ru) SiO2 纳米 微米复合粒子的基础上 ,使用高分辨透射电镜、电子探针和X 射线衍射等现代手段 ,研究了该复合粒子的精细结构。研究结果表明 :所制备的纳米 微米复合粒子在结构上呈现类似天体星云式的多层次结构 ,可区分为三级 ,其中一级结构是在微米尺度上 ,该层次上的SiO2 微粒是整个复合粒子的承载骨架 ,其粒度均匀 ,分散性好 ,这在一定程度上大大降低了其所包含的功能金、钌纳米粒子的团聚问题 ;二级结构是在纳米尺度上 ,观察发现 ,金、钌纳米粒子相对均匀地镶嵌在第一结构层次的SiO2 微粒中 ,它们是整个材料的性能载体 ,对材料性能起决定作用 ,研究指出进一步适度降低第一层次的SiO2 微粒的粒径有望进一步降低甚至消除其中金、钌纳米粒子间的团聚 ;三级结构为金、钌纳米晶粒的高分辨晶格像 ,表明纳米晶表面原子点阵存在畸变。研究还指出 ,在该纳米 微米复合粒子中 ,金属金、钌的纳米粒子是以机械混合形式存在 ,不形成合金 。

Au纳米粒子修饰ZnO纳米棒阵列复合催化剂对葡萄糖的光催化转化性能研究

本文采用柠檬酸钠还原法制备了Au纳米粒子,并将其组装到ZnO纳米棒阵列/玻璃片复合催化剂表面。利用透射电子显微镜(TEM)、元素mapping、光致发光光谱(PL)和紫外–可见漫反射光谱(DRS)研究了催化剂的结构及光学特征,同时考察了催化剂对葡萄糖的光催化转化性能。研究结果表明,Au纳米粒子均匀分布在ZnO纳米棒阵列表面,有效抑制催化剂光生载流子复合,同时减小催化剂的禁带宽度,拓宽光谱响应范围,提高光子利用率,使得催化剂对葡萄糖的光催化转化性能显著增强。

Au纳米粒子周期阵列LSPR传感特性仿真研究

采用时域有限差分方法(FDTD),分别对Au纳米粒子在不同间距及不同尺寸下的消光光谱、吸收光谱和散射光谱进行仿真分析,在此基础上研究了Au纳米粒子的尺寸、间距变化对局域表面等离子体共振现象的影响.研究结果表明,随着纳米金球间距的减小,消光因子、吸收因子和散射因子峰值强度明显增大,且当L=R时峰值变化最剧烈;随着纳米金球半径的增大,其消光和吸收峰值波长出现蓝移现象,而散射因子发生了红移现象,但峰值强度均明显增大.

纳米银碗阵列结构的高效制备及荧光增强性能

报道了一种以自组装单层聚苯乙烯纳米微球阵列为模板,通过真空热蒸镀银纳米粒子高效制备大面积银碗阵列结构的方法.测试结果表明,制得的银碗阵列结构为微纳米复合分级结构,银碗由平均粒径为10 nm的银纳米粒子组成.紫外-可见吸收光谱测试结果表明,银碗阵列结构表面具有银纳米粒子的局域表面等离子体共振吸收峰.将荧光分子N,N'-二正丁基喹吖啶酮(DBQA)分别蒸镀到普通银膜和银碗阵列结构表面并测试了荧光光谱.结果表明,在银碗阵列结构表面的荧光分子强度得到了显著增强,说明制备的银碗阵列结构是优良的荧光增强基底.

Au/Fe_3O_4磁性纳米粒子的合成及表征

报道了一种合成具有巯基官能团修饰的Au/Fe_3O_4磁性纳米粒子的新方法。采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒,并在此基础上用聚(烯丙胺)溶液还原HAuCl4,制得Au/Fe_3O_4磁性核壳纳米颗粒,再用3-巯基-1-丙磺酸钠修饰Au/Fe_3O_4磁性纳米粒子,最后得到具有巯基官能团稳定的Au/Fe_3O_4磁性纳米粒子。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、振动样品磁强计(VSM)分别对产物的微观结构及磁性特征进行表征。

Fe/Au核壳复合纳米粒子的制备及表征

在十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)、正丁醇、正辛烷和水组成的反胶束体系中 ,用NaBH4作为还原剂前后连续还原硫酸亚铁和氯金酸 ,在反胶束体系内先生成Fe核 ,HAuCl4水溶液的加入增大了反胶束的尺寸 ,由于过量的NaBH4的存在 ,Au在Fe外层被还原 ,生成Fe/Au核壳复合纳米粒子 ,采用光子相关谱 (PCS)、透射电镜 (TEM )、俄歇电子能谱 (AES)、扫描电镜能谱分析(SEM EDS)等表征 ,结果表明得到的Fe/Au核壳复合纳米粒子粒径约为 2 7nm ,Au和Fe的质量比大致为 3∶1 ,Au作为壳层包覆在Fe纳米粒子外面 .

Au核壳纳米催化剂的制备及性能研究

采用化学镀工艺,制备了催化性能优良的Au核壳结构纳米催化剂,表面Au颗粒粒径约为16nm,结构致密,单分散程度较高。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis),结合产H2量测试,研究了络合剂和还原剂的加入顺序对Au核壳结构纳米催化剂催化性能的影响。结果表明:先加络合剂所制备样品在亚甲基蓝脱色反应中表现出最高的反应速率和产氢量,具有最高的催化反应活性。较高的纳米Au颗粒粗糙度和Au负载量是其取得优良催化活性的原因。

纳米Au修饰Cd2SnO4复合材料的制备与气敏性能研究

采用水热法制备了具有正八面体微观结构的锡酸镉(Cd2SnO4),研究了反应物前驱体中锡离子、镉离子和氢氧根离子(Sn4+:Cd2+:OH-)的摩尔比对产物微观形貌的影响。利用水热法对所得Cd2SnO4正八面体微观结构的表面进行纳米金(Au)粒子修饰,得到纳米Au修饰Cd2SnO4复合材料。对所得复合材料的气敏性能测试结果表明,纳米Au修饰不仅提高了Cd2SnO4对丙酮气体的灵敏度,而且提高了其响应和恢复速度。

Au纳米粒子二维周期阵列的LSPR消光特性分析

采用离散偶极子近似(DDA)方法,对不同间距的Au纳米粒子阵列在不同介质情况下的消光特性进行仿真分析。分析结果表明,消光峰值波长和强度随纳米粒子间距的减小而增大,但在间距较大的情况下折射率灵敏度基本不变。实验测量结果也表明,不同的密度分布的Au纳米球阵列对应了基本相同的折射率灵敏度。因此,在纳米粒子间距较大时,纳米粒子阵列局部分布的不均匀不会改变整体的折射率灵敏度,相同的消光峰值波长红移量对应相同的介质折射率变化量。

聚乙烯吡咯烷酮及鞣酸对纳米金制备的影响

在经典Frens法制备金纳米粒子过程中引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及鞣酸作为保护剂,制备出金纳米粒子并考察了保护剂用量、反应温度和搅拌速度对制备出的金纳米粒子的影响;在制备好的金纳米粒子表面,通过化学还原方法沉积生长银层。利用UV-Vis分光光度计,透射电子显微镜(TEM)等手段对得到的样品进行表征。结果表明:两种保护剂的存在可提高粒子的稳定性、单分散性、粒径分布均匀且在7 nm^25 nm内可控,重现性好;Au/Ag核壳结构复合粒子在适当的摩尔比范围内粒径可控且均匀稳定。

气-液界面Au纳米粒子网状结构薄膜的制备及SERS性能研究

本研究通过自组装法在气-液界面得到Au纳米粒子网状结构,并通过进一步生长得到连续的Au纳米粒子网状结构薄膜.该方法无需加入任何诱导剂,在室温条件下即可得到稳定性良好的纳米金薄膜.通过改变HAuCl_4和AgNO_3相对用量、陈化时间等条件对网状结构薄膜的形成机理进行了研究.结果发现,AgNO_3用量对Au纳米粒子薄膜的形成至关重要,通过调控AgNO_3用量可以促进纳米金粒子间的融合并形成纳米链、进一步演化为纳米链网状结构.在初步形成的Au纳米粒子网状结构表面通过抗坏血酸还原进一步生长纳米金粒子,有利于形成较大面积、较好稳定性的纳米Au粒子网状结构薄膜.以对氨基苯硫酚(4-ATP)作为探针分子,研究表明,与未发生组装的金纳米粒子相比,自组装形成的Au纳米粒子网状结构薄膜对4-ATP具有较强的表面增强拉曼效应.

Fe_3O_4/Au纳米复合粒子及其光学性质

在过量Fe3O4种子的存在下,通过盐酸羟氨对四氯合金酸的还原,制备得到了100nm以下核壳结构Fe3O4/Au磁性复合粒子,体系中未反应的Fe3O4种子可通过稀盐酸的处理去除.Fe3O4/Au复合粒子表现出特有的纳米光学效应,可见光区等离子体共振吸收峰的最大波长与纳米复合粒子的粒径、掺合的种子量以及分散介质的离子强度等有关.随着纳米复合粒子粒径的增大和分散介质离子强度的增高,最大吸收峰发生红移,并出现峰形展宽的情况.以水作为分散介质,种子去除得愈彻底,体系纳米粒子粒径就愈均一,特征吸收峰会变窄.这种纳米复合粒子的光学性质对生物分子检测新方法的建立具有重要的意义.

模板法合成纳米结构材料

模板法(包括硬模板和软模板法)是制备纳米结构材料的常用方法,可用来制备多种物质的各种形状(如:球形粒子、一维纳米棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等)的纳米结构,近年来关于这一领域的研究较为活跃。本文介绍了近年来利用氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、表面活性剂、聚合物、生物分子等作模板制备多种物质的纳米结构材料的一些进展。

基于金纳米粒子的聚合酶链反应

系统研究了基于金纳米粒子的聚合酶链反应(PCR).通过Au-S键将5′端修饰-SH-(CH2)6-的引物连接在金纳米粒子表面,采用质粒pBluescriptSK作为模板,分别研究了引物浓度、退火温度和循环次数对PCR的影响.实验研究结果表明:在优化的条件下,将上游引物或下游引物连接在金纳米粒子表面以及将上游引物和下游引物分别连接在金纳米粒子表面,均能顺利进行PCR.基于金纳米粒子的PCR技术的建立,将均相体系中的PCR技术扩展到纳米粒子表面,不仅可以方便目标PCR产物的分离纯化,而且可以为制备连接在纳米粒子表面的ssDNA和纳米结构材料提供新的方法.

PS@Au核壳复合粒子的可控合成及粒径对催化性能的影响

采用适当的化学镀工艺,通过对核层聚苯乙烯微球粒径的调制,可控合成了粒径连续可调的PS@Au核壳复合粒子,其球形度较高,无团聚,催化活性优良。利用SEM、XRD和UV-Vis,结合催化性能测试,研究了粒径对PS@Au核壳复合粒子催化性能的影响。结果表明:PS@Au核壳复合粒子较大的比表面积是其取得优良催化性能的物理本质,此外,粒径对其表面微观形貌、Au纳米粒子的生长方式及其催化性能都有显著影响。粒径较小时,核层曲率较大,Au纳米粒子呈发散式生长,表现出孤立的纳米颗粒状结构。此时,比表面积和表面能最大,催化活性最高。随着粒径增大,曲率逐渐减小,Au纳米颗粒表现出近似的薄膜状结构,比表面积和表面能逐渐降低,催化性能逐渐下降。核壳复合粒子的粒径达到400 nm时,Au纳米粒子的表面形貌开始由孤立的颗粒状结构向连续薄膜状过度。

半冠醚配体在Au(111)电极表面上的有序阵列的原位STM研究

利用电化学扫描隧道显微术(ECSTM)和循环伏安法,研究了三个半冠醚配体在Au(111)表面上的吸附结构.虽然配体分子的几何结构复杂、对称性较差,但在Au(111)电极表面,均形成了有序的阵列,这是分子-分子间相互作用与分子-基底间相互作用平衡的结果.高分辨率STM图像揭示了有序阵列中分子的内部结构、取向、排列方式等.该研究为通过过渡金属调控的纳米结构制备提供了实验依据.