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银纳米晶的局域表面等离子共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)特性在表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering,SERS)、军事、生物医药等方面有着很大的应用潜力。银纳米晶形状、尺寸及其分布对LSPR吸收峰峰位和峰形有着重要影响。因此制备形貌规则、尺寸均一的银纳米晶成为当今银纳米材料研究热点之一。为制备形貌和尺寸均一的银纳米晶,本文主要研究了碳酸根离子对银纳米晶形貌、尺寸的影响规律及其在银纳米晶表面的吸附作用。主要内容包括以下两个方面: 一、碳酸钠(Na2CO3)调控醇热法合成规则形貌银纳米晶 以硫化钠(Na2S)作为成核剂、硝酸银(AgNO3)为银源、乙二醇(EG)为还原剂、聚乙烯比咯烷酮(Polyvinyl Pyrrolidone,PVP)和Na2CO3为修饰剂,通过醇热法一步合成一定形貌和尺寸的银纳米晶,并采用场发射扫面电子显微镜(FESEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等技术对银纳米晶的形貌、尺寸以及局域表面等离子共振特性进行表征。通过对Na2CO3/EG溶液浓度、Na2CO3和PVP的添加方式以及反应时间等因素影响作用的研究,揭示Na2CO3对产物银纳米晶形貌和尺寸的影响规律。 二、基于晶种的Na2CO3调控规则形貌银纳米晶生长 在不同温度下首先合成银纳米晶晶种,进而通过对晶种生长过程中晶种的合成温度、反应时间、PVP的浓度以及晶种浓度的调控,考察基于晶种生长的银纳米晶的质量以及PVP对银纳米晶生长过程的影响。利用不同的晶种溶液,以AgNO3为银源,研究分别在纳米晶种引入之前和之后加入不同浓度的Na2CO3和PVP等四组生长条件下银纳米晶生长及其形貌和尺寸的变化规律。采用X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶变换红外(FT-IR)光谱测试和分析在银纳米晶表面PVP分子和CO32-离子吸附的化学状态。 通过对上述内容研究,得到如下主要结论: 一、在其它反应条件相同的情况下,随着Na2CO3浓度升高,银纳米晶尺寸随之减小,立方截角程度增加。保持Na2CO3和PVP浓度不变,随着反应时间延长,银纳米晶的尺寸增大,形状趋于规则,但其生长过程比无Na2CO3时缓慢。当Na2CO3在硝酸银引入3.5 min后加入时,得到等大多面体形状的银纳米晶,而在硝酸银引入5.5 min后加入Na2CO3条件下,反应得到具有立方形貌的银纳米晶。当Na2CO3以相同的速度在AgNO3开始滴加后2 min开始滴加时,随着Na2CO3滴加速度的降低,得到的立方银纳米晶截角程度随之减小,但其尺寸则随之增大。 二、在晶种生长过程中,当Na2CO3在晶种加入之前引入时,银纳米晶的截角程度随Na2CO3浓度的升高而增加,且尺寸随之减小。当Na2CO3在AgNO3引入后加入时,得到的银纳米晶具有比先加Na2CO3时更大的截角程度。在保持PVP和Na2CO3总量不变条件下,随着Na2CO3引入量的增大,银纳米晶的尺寸减小,截角程度更明显。而且,当仅以Na2CO3为银纳米晶生长修饰剂时,得到的纳米银颗粒则表现为不规则形状。XPS和FT-IR分析表明,在引入Na2CO3调控银纳米晶生长过程中,CO32-离子可强烈吸附于银纳米晶表面,其C1s的结合能为287.3eV,接近于Ag2CO3的287.7 eV。因此,可以认为,CO32-在银纳米晶表面表现为一种强的化学吸附,其在银纳米晶{111}密排面大量吸附应是造成立方银纳米晶出现显著截角的主要原因。