金属纳米颗粒的性质研究及其应用

• 作 者: 神样娜
• 机 构: 山东大学
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 金属纳米颗粒 表面等离子体共振吸收 表面增强拉曼散射 喷墨打印银电极 太阳能电池 光学性质

纳米材料的合成和应用证明了其在物理、化学、材料科学等领域的巨大发展潜力，尤其是纳米材料所具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，使其产生了独特的光学、电学、化学性质以及催化性质。金属纳米颗粒的性质在近十几年受到了广泛关注。纳米尺度的金属纳米材料具备许多块体材料没有的优越性质，其中，金属纳米颗粒所具备的独特光学性质——表面等离子体共振性质已经成为研究热点之一。金属纳米颗粒中的表面等离子体共振是描述其导带电子在电磁场作用下集体振荡的一个物理概念，共振性质受尺寸、形状以及周围介质影响非常显著。对纳米颗粒尺寸及其形貌的有效控制一直都是大家关注的。近几年来，随金、银金属纳米颗粒表面增强拉曼散射效应、荧光效应的广泛应用，金属纳米颗粒已经广泛应用于催化、光催化、信息存储、表面增强拉曼、太阳能电池、生物传感器、化学传感器、非线性光学、光电子学等领域。　　
本论文的工作主要致力于金、银纳米颗粒的合成、性质及应用：通过油相中无机金属盐的热分解，合成不同粒径的银纳米颗粒；在水相中利用柠檬酸盐还原氯金酸合成金纳米颗粒。改变不同保护剂（油胺、不同链长的羧酸）控制所合成纳米颗粒的粒径及溶解性，同时，借助于透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等表征手段进行所制备金属纳米颗粒的物相、尺寸、形貌及光学性质的研究；并通过不同巯基基团进行表面修饰，研究其表面等离子体共振效应与不同粒径、不同表面配体之间的关系；进一步通过光刻镀电极后涂膜的方法，用半导体参数仪测试金属纳米颗粒的电性质，同时研究其光电性质在半导体器件方面应用的可能；金属纳米颗粒由于尺寸的急剧降低，沸点急剧下降，烧结之后可以作为有机半导体器件的电极，本论文对银纳米颗粒应用于有机半导体器件电极制备进行了相关的探索，研究银金属纳米颗粒制备成高电导率电极的过程中，烧结温度、烧结时间所起的作用；最后通过金属纳米颗粒与半导体、染料间吸收光谱的相互作用，探索其在染料敏化电池中应用的前景。　　
本论文的主要工作涉及借助化学液相合成方法，将金属纳米颗粒结构与性能的控制与应用紧密联系在一起，有望为功能器件的电极制备、纳米染料敏化薄膜太阳能电池的探索研究提供帮助。