贵金属纳米晶组装体的制备及其SERS和催化性能的研究

• 作 者: 刘艳颜
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 单分散 贵金属纳米晶 三维组装体 表面增强拉曼散射 催化性能 三聚氰胺检测

纳米晶三维组装体相对于单个纳米粒子具有更加奇特的物理与化学性质，如优异的催化和表面增强拉曼散射(SERS)效应等，使其广泛应用于光学、电学、化学和生物传感器等领域。如何发挥纳米晶之间的协调作用并实现性能的优化是十分重要的研究课题。本论文以有机分子的快速痕量检测为目标导向，采用微乳体系诱导单分散纳米晶有序组装的方法，制备贵金属纳米晶三维组装体，研究这些组装体的SERS活性，探讨对组装体形貌、尺寸以及性能的有效调控。　　采用回流和热分解法制备单分散的Au或Ag纳米晶。发现反应物的摩尔配比、表面活性剂及有机溶剂类型、反应温度及时间等对Au或Ag纳米晶尺寸及分布的影响较大。通过实验条件的控制，合成了单分散的Au纳米晶（10.7±1.3 nm），近单分散Ag纳米晶的尺寸在2.0～11.3 nm范围内可调。　　基于已制备的Au(Ag)纳米晶，利用油/水微乳诱导其自组装，重点探究了初始组装晶粒尺寸及微乳液中有机相挥发速率对组装体的影响。发现只有当初始组装纳米晶满足某一尺寸要求时，方可保持原始晶粒尺寸，并以有序的方式组装成三维胶体球;通过调控微乳液中有机相的移除速率，组装体中晶粒聚集程度可在一定程度上进行调制。　　进一步，研究了组装体的SERS活性及其催化效率。通过优化有机相移除参数，可以将相邻Au(Ag)纳米晶粒间距控制在1～3 nm之间。球形Ag纳米晶组装体作为SERS基底时，表面任意点对罗丹明6G(R6G)的SERS信号稳定、重复性好且检测灵敏度高，对于三聚氰胺的检测极限约为0.1 ppm;可以快速识别10-10M的对硝基苯硫酚(4-ATP)，增强因子可以达到5.7×107;对于硼氢化钠还原对硝基苯酚的反应，催化速率高达2.0 s-1 g-1。