利用可控尺寸納米粒子優(yōu)化過(guò)渡金屬SERS基底.pdf

1、金納米粒子具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，這樣就使得納米金在生物傳感器、光化學(xué)和電化學(xué)催化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而球形納米金隨著粒徑的增大，其均勻性和分散性變差，并且容易發(fā)生聚沉現(xiàn)象。所以有關(guān)粒徑大、并且均一性好的金納米粒子的合成研究就成為了目前人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
　　 過(guò)渡金屬具有弱的表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)效應(yīng)。為了進(jìn)一步提高過(guò)渡金屬的增強(qiáng)能力，人們發(fā)展了“借力法”過(guò)渡金屬增強(qiáng)技術(shù)方案。該方案將薄的過(guò)渡金屬層覆蓋

2、到具有強(qiáng)增強(qiáng)能力的SERS基底上，利用內(nèi)層金屬電磁場(chǎng)增強(qiáng)的長(zhǎng)程性使外層過(guò)渡金屬上吸附分子的拉曼信號(hào)得到增強(qiáng)。最初在粗糙無(wú)序的金電極基底上電沉積過(guò)渡金屬薄層，后來(lái)發(fā)展到利用均勻性的金納米粒子，通過(guò)過(guò)渡金屬包裹金形成“核-殼”結(jié)構(gòu)的納米粒來(lái)優(yōu)化過(guò)渡金屬的增強(qiáng)能力。本論文合成了尺寸較大的球形金納米粒子，以圖進(jìn)一步優(yōu)化過(guò)渡金屬的增強(qiáng)能力，具體的研究成果如下：
　　 (1)優(yōu)化了大尺寸球形納米金顆粒的合成方法。在原來(lái)種子法合成均一的納米金

3、顆粒的基礎(chǔ)上，作者通過(guò)改變反應(yīng)的級(jí)數(shù)(由兩級(jí)到三級(jí))，改變種子所處的環(huán)境，改變加入氯金酸的速度，改變氯金酸和鹽酸羥胺物質(zhì)的量的比例，改變最終金原子的物質(zhì)的量濃度這些影響因素，來(lái)優(yōu)化和改進(jìn)合成粒徑大于100 nm的球形金納米顆粒。我們合成出來(lái)的金溶膠具有良好的均勻性和單一性，且在-4℃的冰箱放置了數(shù)月之后仍然具有良好的單一性。
　　 (2)利用所合成的金納米顆粒優(yōu)化過(guò)渡金屬SERS增強(qiáng)能力。首先討論了凝聚態(tài)的金納米顆粒的SERS增

4、強(qiáng)效果。把合成好的金納米顆粒裝在小離心管里用離心機(jī)進(jìn)行濃縮離心三次，取第三次離心好的濃縮金納米顆粒用移液槍滴加在干凈的玻碳電極上，真空干燥之后發(fā)現(xiàn)電極表面會(huì)是金黃色的一層，如果滴加的金顆粒不足可以重復(fù)多次以上步驟。作者分別做了50 nm，80 nm，115 nm，130 nm，160 nm這五個(gè)粒徑濃縮態(tài)的金納米顆粒修飾的玻碳電極。然后用吡啶分子為信號(hào)分子進(jìn)行SERS檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)隨著50 nm到130 nm粒子的增大SERS信號(hào)增強(qiáng)，從1

5、30 nm到160 nm粒子增大SERS信號(hào)反而減弱。其次采用恒電流的方法在SERS信號(hào)最強(qiáng)的130 nm修飾的電極上沉積上不同厚度的過(guò)渡金屬，分別是1.5單分子層(ML)，5 ML，10 ML，20 ML，40 ML。用循環(huán)伏安法來(lái)檢測(cè)沉積上的過(guò)渡金屬是否出現(xiàn)“針孔”，結(jié)果最薄的1.5 ML的鈀都沒有出現(xiàn)針孔。再次用吡啶分子來(lái)檢測(cè)不同厚度的鈀表面的SERS效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著過(guò)渡金屬層厚度的增加，SERS效應(yīng)逐漸減弱，1.5 ML厚度的