二维Au/Ag复合纳米颗粒有序阵列的制备及光学传感

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与单金属纳米颗粒相比,双金属复合纳米颗粒因其独特的物理化学性质一直是纳米技术领域研究的热点。Au、Ag贵金属纳米颗粒具有良好的表面等离子体共振(SPR)特性,将二者复合,制备Au/Ag复合纳米颗粒,由于Au、Ag间的协同作用,可以形成的新的光学特性,已将其广泛应用于生化传感、表面增强拉曼散射(SERS)和催化等领域。然而,目前所制备的Au/Ag复合纳米颗粒大多呈现出杂乱无序分布状态,导致性能的稳定性和可重复性较差,不利于实际应用。为此,本文通过制备二维Au@Ag和Au@多孔Au-Ag纳米颗粒有序阵列,利用Au、Ag纳米颗粒自身的局部表面等离子体共振(LSPR)特性与周期性纳米结构阵列所产生的衍射特性互补,实现高稳定光学传感器的构筑。本文的主要内容如下:1、采用模板-沉积金属层-高温退火法制备出二维Au纳米颗粒有序阵列,经化学还原法在其表面包覆一层Ag,获得了二维Au@Ag纳米颗粒有序阵列,并进一步探索了Ag壳厚度对其光学性质的影响。结果表明随Ag壳厚度的增加,Ag的LSPR峰逐渐增强,并出现红移,且由于Ag壳的屏蔽效应,导致Au纳米颗粒的LSPR峰发生蓝移。同时由于阵列中Au纳米颗粒周围介电环境的改变,导致阵列衍射峰随着Ag壳厚度的增加发生红移。2、利用上述制备的二维Au@Ag纳米颗粒有序阵列在室温下对液态I2和气态I2进行感应。结果表明,由于壳层的Ag与I2反应生成了Ag I,随着碘浓度及感应时间的增加,Au@Ag纳米颗粒阵列宏观颜色及微观形貌都发生了变化,并伴随有光学性质的变化,即LSPR峰及阵列衍射峰都发生红移。故而可以从颜色的变化实现I2浓度的定性探测,从峰位的偏移实现其定量探测。进一步研究发现,Au@Ag纳米颗粒阵列对气态I2展示出高的敏感性,检测极限可达痕量级。此外,该二维Au@Ag纳米颗粒有序阵列作为传感器,具有良好的稳定性和重现性。3、采用模板法结合化学置换法制备出了二维Au@多孔Au-Ag纳米颗粒有序阵列,并探讨了Ag壳厚度及置换时间对其表面形貌的影响。首先以制备的二维Au纳米颗粒为模板,通过化学还原获得Au@Ag纳米颗粒阵列,之后于HAu Cl4溶液中进行置换反应,经氨水去掉反应过程中产生的Ag Cl,获得二维Au@多孔Au-Ag纳米颗粒有序阵列。结果表明Ag壳厚度相同时,置换时间越长阵列的有序性越差,约1 min时效果最优。在置换时间相同的条件下,随Ag壳厚度的增加Au核外面的多孔Au-Ag网状结构呈现出从无到有的趋势,Ag壳越厚多孔网状结构越明显。
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