不同形状铂纳米粒子的合成及其SERS活性初步研究

• 作 者: 张勇
• 机 构: 厦门大学
• 出 处: 厦门大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 铂 金属纳米粒子 表面增强拉曼散射 光学性质

金属纳米粒子常常具有不同于宏观金属块体的电学、磁学、光学、热学或力学等性质。这些性质不仅受到尺寸变化的影响，还与粒子的形状密切相关。因此合成尺寸和形状可控的金属纳米粒子是系统全面研究其性质的必要前提。表面增强拉曼散射(SERS)效应与纳米粒子的光学性质密切相关。它不仅具有极高的检测表面物种的灵敏度，而且在研究某些金属纳米粒子的表面光学性质方面具有独特的优势。另一方面，单晶纳米粒子的等离子体共振是可以被合适的入射光所激发，因此制备具有确定表面结构的单晶金属纳米粒子，以此作为SERS基底有望成为沟通粗糙表面和单晶表面的桥梁，而且对于全面认识SERS机理具有重要意义。为此，我们尝试合成数种铂纳米粒子，然后将其组装在玻碳电极上作为SERS基底，并以硫氰酸根、一氧化碳和吡啶作为探针分子，研究其SERS活性。主要研究内容和结果如下：
1.根据El-Sayed研究组报导的化学还原法，合成了不同形状的铂纳米粒子。在室温下，通过改变氯亚铂酸钾与聚丙烯酸钠的摩尔比就可以控制铂纳米粒子的形状。由此合成出具有立方体和削角八面体形状的铂纳米粒子。将上述不同形状的铂纳米粒子分散在玻碳电极上作为基底，分别用SERS和电化学方法对此进行表征。
2.我们以硫氰酸根、一氧化碳和吡啶作为探针分子，研究了其SERS活性。结果表明，分子吸附在铂纳米粒子上的SERS信号比吸附在粗糙铂电极上要强，说明铂纳米粒子的SERS活性更强。另外分子吸附在铂纳米立方体的SERS信号比吸附在球状或削角八面体形状的铂纳米粒子体系要强。通过计算铂纳米立方体和削角八面体铂纳米粒子的增强因子分别为402和206。这表明铂纳米立方体的SERS活性较高。为此，我们采用时域有限差分法(FDTD)模拟了两个铂纳米立方体间的耦合作用。计算结果表明在铂纳米立方体的连接区域，纳米粒子通过近场耦合作用将产生较大的局域电磁场增强，其增强因子为2.4×103。