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近年来,金属纳米材料作为一种新型的等离子体材料,受到人们的关注。其在催化、太阳能电池、光学传感、生物标记、医学成像等领域具有广泛的应用前景。在光的激励下,金属纳米材料外层电子与光子相互作用产生局域表面等离子体共振现象,其性质可根据材料的种类、尺寸、形貌和周围介质等因素调节。常见的金属等离子体纳米材料含有丰富的价层电子,和充沛的未占据电子轨道,通常为贵金属纳米材料,如:金、银等。 最近,铝也被发现具有独特的等离子体性质,并且可以从深紫外区覆盖至近红外区域。铝纳米材料还在火箭推进剂、火炸药、太阳能电池铝背等领域有着广泛应用。通过物理方法制备的纳米铝膜,能够实现超高灵敏度的深紫外响应拉曼检测,如对生物小分子和TNT的检测中可低至阿摩尔(10-21mol·L-1)级别。此外,相比于金、银等贵金属,铝在地壳中储量丰富,价格低廉,在等离子体金属应用中具有巨大潜力。 对于金属等离子体纳米材料,其光响应对材料的尺寸形貌具有强烈的依赖性,因此形貌的可控合成至关重要。本论文在充分理解贵金属等离子纳米材料制备的基础上,通过有效的形貌尺寸控制手段,提出了合适的铝纳米材料可控合成方法,并对制备得到的一系列材料进行光学性能测试分析。论文的主要研究工作及结果如下: 第一方面:提出了通过有机胺对铝纳米材料合成进行控制的实验思路。通过简单一步液相合成方法调控(1)不同的反应溶剂;(2)不同的反应温度;(3)不同的有机胺。制备得到一系列不同粒径的铝纳米颗粒,其粒径范围在20-1000nm可调,对应的表面等离子体共振峰在250-285nm可调。其中溶剂以均三甲苯、甲苯为最优,在温度为110℃以上均能得到铝纳米颗粒。此外有机胺中氮原子与铝原子强烈作用,通过提高有机胺的电负性和浓度,均能降低铝纳米颗粒的粒径。 第二方面:在成功合成铝纳米颗粒的基础上,通过有效的动力学调控,降低反应物浓度,并引入氧气对(Ⅲ)晶面进行选择性吸附,有效控制制备了一系列铝纳米片结构。并且发现氧气浓度在一定程度上能够实现铝纳米片厚度的调控,制备了不同厚度的铝纳米片,厚度在1.5-18nm可调。其中能够制备得到片状结构的氧气通气时间为1-10min。通过单颗粒暗场散射观察不同厚度铝纳米片散射光谱,发现其表面等离子体共振峰位置随着纳米片厚度变薄而在632-825nm区间内红移。用820nm的飞秒脉冲激光激发不同厚度的铝纳米片,发现其具有优于金纳米棒(长径比为4)的双光子发光特性。