文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
银微纳米结构的制备及其表面增强拉曼散射性质
姓名:张波
申请学位级别:硕士
专业:无机化学
指导教师:赵爱武
20100517
摘要
摘要
最近几十年,银纳米粒子由于其独特地物理和化学性质,已经成为许多基础
研究与应用研究所关注的对象。由于在一定频率的外界电磁场作用下银内部的自
由电子做规则运动而产生的表面等离子体共振,使得银纳米粒子四周的电磁场被
极大地增强。基于这一现象,表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术应运而生,
最近的研究更是成功地将SERS光谱技术应用到单分子检测中。而银纳米材料的
性质与材料的形状、尺寸、结构等因素息息相关。所以,对银纳米材料形貌可控
制备的研究就显得非常地重要。本论文主要研究不同形貌银纳米材料的可控制备
以及其SERS性质,主要研究内容分为以下三个部分:
(1)水溶液法是进行无机化学合成的最常用方法,通过添加柠檬酸钠,用
弱还原剂抗坏血酸还原硝酸银水溶液成功地制备出具有花状结构的银微纳米材
料。通过研究产物的形貌、结构、以及反映中间产物的形貌,提出其生长机理。
研究了柠檬酸钠在花状银的形成过程中起到的作用以及 pH 值对产物的形貌的影
响。把产物沉积在硅片上作为 SERS 基底能够检测到 10-8 M 的罗丹明 6G(R6G)
分子,增强因子达到 ×107。
(2)为了模拟矿物的形成条件,发明了水热法,在水热法的基础上,把溶
剂由水变为有机溶剂就是一种新的化学合成方法:溶剂热法。在无机控制合成中,
聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是被经常用到的有机物。在实验中PVP既起到稳定纳米
颗粒的作用,又起着帽化试剂(capping agent)的作用。讨论了盐酸在立方体
银纳米粒子的形成中起到重要的作用,当不加盐酸时,或者用硫酸代替盐酸时,
均不能得到立方体银纳米粒子。以R6G为目标分子检测了立方银纳米粒子作为
SERS基底增强能力。
(3)多孔氧化铝薄膜是很好的制备纳米材料的模板,在总结前人经验的基
础上,采用优化的二次阳极氧化法制备出具有整齐六方结构的多孔氧化铝薄膜。
以多孔氧化铝为模板,用交流电沉积的方法制备出排列整齐的银微纳米线阵列。
研究了银纳米线阵列作为 SERS 基底检测对巯基苯甲酸(PMBA)时的 SERS 性
能。

关键词:纳米材料;化学合成;表面增强拉曼散射;银

I
Abstract
ABSTRACT
In the past decades, silver nanoparticles have been the subjects of a numbers of
fundamental and practical studies, due to its specially physical and chemical
properties. Under irradiation of lights with a proper frequency, the surface plasmon in
silver particles can be excited, as a result, the local ic field close to the
particles can be greatly enhanced. This is the foundation of Surface-enhanced Raman
scattering (SERS) spectroscopy techniques that sensitive to the ic fields.
Recently, SERS techniques have been used to detect the signs of single molecule. The
SERS properties of silver nanoparticles are strongly dependent on the shape, size, and
structure of the particles. In this dissertation, controlled synthesis of silver
nanoparticles and SERS properties are the main content was studied, the three main
parties are following:
(1) Aqua-solution method is one of the mon method of anic
chemic