论文部分内容阅读
银纳米晶具有优异的光学性质，在表面增强拉曼散射、传感、生物检测、成像、等离子体诱导光催化等领域具有重要应用前景。在纳米晶的合成中，能够实现宽光谱范围内精确LSPR调控是满足不同实际应用的前提条件。银纳米晶的LSPR强烈依赖于其形貌、尺寸、结构。可调控的尖锐的LSPR，要求银纳米晶的形貌单一且具有窄的尺寸分布，同时能够在较大的范围达到形貌和尺寸的精准调控。此外，等离子诱导光催化的应用需要将具有等离子体光吸收的银纳米晶与催化活性物种相结合，比如Pd与Au等金属。然而，这些贵金属的金属盐容易与Ag发生取代反应而，造成表面部分Ag的溶解，导致对Ag产生刻蚀进而破坏银纳米晶的LSPR。保护Ag纳米晶不被刻蚀是Ag纳米晶与其他金属进行外延生长的前提。本论文致力于银纳米晶形貌和尺寸的精确调控，以及Pd与Au等在Ag纳米晶上可控外延生长。 首先，利用种子生长方法实现了二维银纳米片沿着单一方向生长的调控。在银纳米片的生长溶液中加入适量的Cu(NO3)2，可以在Ag纳米片的上下(111)晶面形成单层Cu-UPD，抑制银纳米片沿着纵向生长，促使其单纯沿着横向生长。当用CuCl2取代Cu(NO3)2时，Cl-吸附于银纳米晶侧面的(100)晶面，抑制该晶面的生长，同时破坏了(111)晶面的Cu-UPD，进而促进银原子在(111)晶面的沉积，达到了只沿着纵向的生长。在实现对银纳米片的生长方向的调控下，能够精确的调控银纳米片的横向与纵向尺寸，可以实现其LSPR在400到1300nm的范围内的精确调控。 其次，利用类似的合成策略实现了十面体银纳米晶生长方向的调控。Cu(NO3)2引入导致在十面体纵向的(111)晶面上形成了Cu-UPD，抑制其沿着该方向的生长，获得了沿着横向生长、形貌保持不变的大尺寸十面体。CuCl2的引入破坏了纵向的(111)晶面上的Cu-UPD，促进Ag的沉积，而Cl-强烈的吸附于横向(100)晶面使横向生长被阻止了，导致十面体银纳米晶沿着纵向的生长。十面体的尺寸可以在72nm到195nm范围内进行调控。其LSPR可以在400-700nm范围内实现多种共振模式的调控。 再次，通过控制沉积在银纳米片上Ag原子的表面扩散速度来制备高度枝状化的银纳米片。在Cu(NO3)2存在下，Cu原子通过Cu-UPD进入Ag的晶格中，大大降低了Ag原子沉积后的表面扩散速度，当沉积速度远远大于表面扩散速度时，银纳米片的生长是由动力学控制的，得到高度枝状的银纳米片。相反，当沉积速度远远小于表面扩散速度时，则银纳米片的生长是由热力学控制的，最终获得规则的三角形纳米片。由于大量缺陷结构的暴露，枝状银纳米片在催化还原硝基苯中表现出良好的催化活性。 最后，利用Cu-UPD，实现了Pd，Au在银纳米片上的外延生长，形成了致密的包覆结构。当Pd0或Au0在Ag纳米片沉积时，通过加入Cu(NO3)2诱导的Cu-UPD有助于Pd或者Au在表面上的沉积，促进外延生长，同时阻止Galvanic取代反应或刻蚀的发生。具有包覆结构的AgNP@Pd或者AgNP@Au依然保持着AgNP原本的LSPR特性。