摘要
研究表明，金属纳米材料的性质取决于纳米材料的晶粒尺寸、形貌及组成，调节这三者中任何一个参数，都可以引起纳米材料性质出现显著的变化。规则形貌金属纳米晶凭借其性能的稳定获得广泛关注;与同体积规则形貌纳米晶相比，不规则形貌贵金属纳米晶具有较大的比表面积（数量可控的尖锐尖端），在表面增强拉曼散射(Surface-enhances raman scattering，SERS)和区域表面等离子体共振(Localized surface plasmon resonance，LSPR)出现更灵敏的响应。银纳米晶具有高的电子密度、价格较低，在SERS、医疗诊断、生物成像、催化等方面有巨大的应用潜力。制备具有不同形貌、颗粒尺寸的银纳米晶一直是当今银纳米材料研究的热点。本文主要通过多元醇还原一锅法、快速制备得到尺寸均匀、不同形貌的银纳米晶，其中主要以醋酸银为银源、并且探讨溴离子参与反应时对该体系的影响。主要内容包括以下两个方面: 一、银纳米晶快速合成与制备 以醋酸银(CH3COOAg)为银源、硫化钠(Na2S)作为成核剂、乙二醇(EG）为还原剂、聚乙烯比咯烷酮(Polyvinyl Pyrrolidone，PVP)和盐酸(HCl)为修饰剂，通过多元醇还原、一步法合成了工艺简单、生长迅速的银纳米晶。采用场发射扫面电子显微镜(FESEM)、X-射线衍射(X-rd)及紫外可见吸收光谱(UV-vis)等测试手段对银纳米晶的粒径、形貌以及局域表面等离子(SERS)共振特性进行表征。通过对Ag+/EG溶液浓度、反应温度、PVP浓度以及反应时间等因素的研究，揭示不同条件下该体系制备得到的产物银纳米晶形貌和尺寸的影响规律。 二、溴化物调控多元醇还原法制备银纳米晶 以醋酸银(CH3COOAg)为银源、硫化钠(Na2S)作为成核剂、乙二醇(EG)为还原剂、聚乙烯比咯烷酮(Polyvinyl Pyrrolidone，PVP)和盐酸(HCl)为修饰剂，继续添加不同溴化物参与反应，通过对反应过程中时间、温度、溴源的选择(NaBr、CTAB)及银源前驱体浓度的调控，研究Br-对反应体系中银纳米晶的形貌及粒径的影响。利用不同浓度、种类的溴化物，研究其在不同Ag+浓度下的产物结果与机理猜想。采用场发射扫面电子显微镜(FESEM)、及紫外可见吸收光谱(UV-vis)等一系列的测试手段，我们再次对制备得到的银纳米晶的粒径、形貌以及局域表面等离子(SERS)共振特性进行表征。 通过上述研究，得出以下结论: 一、当控制反应中其他条件一致时，随着反应时间的增长，产物中银纳米颗粒显著变大，且在不同方向的长度等比例增加，对棒状银纳米晶长径比不产生影响，即反应时间的延长并不会改变产物的初始形状;且反应时间在4.5 min时，反应已基本完成，缩短银纳米晶制备时间可适用于工业大规模生产;在120℃引入30.3 mM CH3COOAg参与反应，添加20 mg/mL浓度的PVP，与微量3 mMHC1制备得到长径比在1.3～1.5范围内的棒状银纳米晶，随着银源浓度的增加，棒状逐渐减少，立方状银纳米晶产率变高;棒状纳米银与立方状纳米银相比，前者UV-vis吸收谱图主吸收峰位在350～400 nm处，比立方状纳米银增强且主吸收峰蓝移。 二、实验中添加Br-增加反应中氧化蚀刻气氛，破坏面心立方银纳米晶的立方对称性制备得到特殊形貌的银纳米晶，通过向反应体系中添加不同种类的Br-，探讨其对银纳米晶形貌的影响。前章节中我们发现，120℃为醋酸银的成核温度，该温度可防止均相成核发生，制备出尺寸均一且形貌规则的银纳米晶。提高参与反应的Ag+浓度，对所得产物进行UV-vis吸收峰测试，结果表明产物的主吸收峰出现逐渐红移，且在30.3 mM时主吸收峰最为尖锐。 溴离子浓度的增加促进了产物中截角多面体银纳米晶的生成，有利于体系中氧化蚀刻的进行。当采用CTAB代替NaBr参与反应时，制备得到了多面体且有尖端的纳米银，纳米晶沿着C轴有一定的生长，宽度变厚且UV-vis主吸收峰出现红移;对比不同溴源参与反应(CTAB与NaBr)发现，以NaBr为溴源制备得到银纳米晶受银源影响较小，形貌稳定且尺寸均一，其UV-vis吸收谱图中的主吸收峰集中在短波段270 nm处有强烈尖锐。
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