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金属纳米结构的局域表面等离激元共振(LSPR)效应可增强光化学反应活性,实现物质和能量的有效转化,近年来引起极大的关注。但金属纳米结构在等离激元催化过程中的光能利用效率仍远低于半导体催化剂,如何提高光能利用率的问题亟待解决。对于等离激元催化反应机理探讨也仍有待深入研究。因此,提供更多的等离激元催化化学反应的原位检测手段对于研究反应和机理是十分必要的。本论文主要开展将纳米粒子修饰光纤探针用于纳米尺度等离激元催化反应研究。主要内容有纳米粒子修饰光纤探针的制备,光纤探针用于等离激元催化反应及SERS检测,光纤探针在近场扫描显微中的应用及光纤探针负载纳米粒子复合体系用于等离激元催化的应用。主要研究内容如下:1.发展了一种基于Ag纳米粒子(Ag NPs)修饰的局域表面等离激元共振(LSPR)光纤探针,作为等离激元催化反应基底同时原位检测表面增强拉曼光谱(SERS)信号,实现反应与检测一体化。以对疏基苯胺(PATP)作为模型分子,通过调控纳米粒子自组装时间,形成单层Ag NPs均匀分布的探针,可获得较好的等离激元催化及信号检测效果;发现在相同光源条件下,从光纤内部激发所得反应产物的SERS信号强度为外部激发的12.8倍,表明内激发方式在等离激元催化及信号检测方面具有优势;在一定浓度范围(1O-4-10-8M)内可用此光纤探针对PATP溶液进行定量分析;运用该LSPR光纤探针开展了等离激元催化PATP分子偶联反应的原位动力学研究。该LSPR光纤探针具有较高灵敏度,对样品损伤小,可在多场合下实现原位检测,且制备简便、成本较低。2.借助于扫描近场光学显微镜(SNOM)的剪切力反馈模式,本文尝试将LSPR光纤探针应用于对样品表面的扫描成像。对LSPR光纤探针作为表面显微检测探针的空间分辨及信号检测影响因素进行了探讨。初步结果表明,该纳米粒子修饰光纤探针有望结合近场扫描光学显微技术进一步对样品表面微区进行等离激元催化反应及检测并得到反应的二维分布图。3.本文还对选用Ti02-Ag复合体系作为光纤探针负载纳米粒子复合体系用于等离激元催化研究进行了初步探索。通过水热法合成梭型锐钛矿TiO2纳米粒子,并在其上负载Ag纳米粒子,制备了TiO2/Ag复合物、TiO2@Ag纳米粒子两种结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、荧光(PL)、时间分辨荧光光谱(TRPL)、拉曼光谱等分析技术对两种复合结构进行表征及机理分析,结果表明Ag的负载使Ti02纳米粒子光生电子-空穴对的分离及光催化效率得到提高。且TiO2@Ag纳米粒子较Ti02/Ag复合物在抑制光生电子-空穴对的复合,等离激元催化反应中更具优势。