关键词： Ag纳米颗粒TiO2   生长行为   表面增强拉曼  

摘要： Au、Ag等贵金属纳米颗粒(NPs)因其特殊的物理化学性质,如强烈的等离子激元共振效应,高活性和高选择性的催化性能等,使其在表面增强光谱、表面增强光伏与光催化、化学生物传感、光致变色材料等众多领域有着广泛的应用。贵金属NPs的性质与其尺寸、形状和结构有关。所以,对贵金属NPs进行控制生长,从而形成不同形状、尺寸、结构的贵金属NPs是开展各种应用研究的基础,而研究贵金属NPs的生长行为与机制,则对于发展新的贵金属NPs控制生长方法有着重要的指导意义。利用半导体的光催化性质,在其表面生长贵金属NPs是一种制备贵金属NPs-的有效方法,具有简单、快速、无表面活性剂等特点。目前,有关半导体光催化生长贵金属NPs的研究主要集中在金属-半导体复合材料制备,很少涉及光催化生长NPs的生长行为和生长机制。本论文围绕Ti02薄膜光催化生长AgNPs,重点研究了Ti02薄膜的表面性质对光催化生长AgNPs行为的影响、生长机制及Ag NPs-TiO2薄膜的表面增强拉曼(SERS)性质。论文的主要研究结果如下：一、清洁Ti02薄膜光催化生长AgNPs研究：通过扫描电子显微镜(SEM)和原位实时消光光谱研究了光催化生长AgNPs随生长时间的演化,发现AgNPs在清洁Ti02薄膜表面的生长过程属于奥斯瓦尔德熟化机制主导的异质成核生长。通过定量测量不同辐照光强度和Ag+浓度下AgNPs的生长速率,建立了基于光生载流子扩散和Ag+离子扩散的表面还原速率模型,揭示了辐照光强与Ag+离子浓度在光催化生长AgNPs中的作用。研究发现,在给定辐照光强下,存在一个Ag+离子临界浓度；当溶液中Ag+离子浓度小于临界浓度时,AgNPs的生长属于Ag+扩散限制生长,生长速率随Ag+浓度增加而增大；当溶液中Ag+浓度大于临界浓度时,AgNPs生长属于光生载流子扩散限制生长,生长速率与Ag+浓度无关。此外,分析了Ti02薄膜厚度、煅烧温度及ITO/TiO2复合薄膜对光催化生长AgNPs的影响。二、时效Ti02薄膜光催化生长AgNPs研究：利用在潮湿环境下长期放置的时效Ti02薄膜制备出了带有Ag纳米片的Ag-TiO2复合薄膜。通过分析不同生长条件下Ag NPs的光催化生长行为和Ag纳米片的演化,提出了AgNPs在时效Ti02薄膜表面异质成核和在近表面区自发成核的唯像生长模型,并指出了等离子激元辅助的取向附生机制和时效Ti02薄膜表面上非Ti02表面相区域的电荷积累是导致Ag纳米片形成的根本原因。这一唯像物理模型及相关机制很好地解释了Ag纳米片形成的临界溶液浓度及其与辐照光强的关系,并得到部分实验结果,如SEM、透射电子显微镜和原子力显微镜分析结果的支持。在此工作的基础上,进一步提出了一种油修饰Ti02薄膜光催化生长AgNPs的方法,实现了Ag纳米片形成的主动调控。这一结果不仅支持了时效Ti02薄膜表面的非TiO2表面相区域是导致Ag纳米片形成的原因,而且对调控光催化生长AgNPs的行为提供了新的思路。三Ag-TiO2薄膜SERS应用研究：以罗丹明6G为探针分子,研究了利用清洁和时效TiO2薄膜制备的Ag-TiO2薄膜的SERS活性。研究结果表明,Ag-TiO2薄膜的SERS活性随光催化生长时间的增加逐渐增强,最大达到106,与表面粗糙度相关,并提出单个AgNPs的电磁场增强与“避雷针效应”是Ag-TiO2薄膜SERS活性的主要原因。在此工作基础上,进一步提出了通过Ag磁控溅射沉积优化光催化生长Ag-TiO2薄膜SERS活性的方法,SERS增强因子增加约400倍。SEM的形貌分析表明：Ag溅射沉积使得AgNPs之间的间隙减小,从而形成有效电磁热点密度增加,是改善Ag-TiO2薄膜SERS活性的主要原因。此外,利用包裹有罗丹明B荧光分子的Ti02凝胶膜涂覆在Ag-TiO2薄膜表面,研究了Ag-TiO2薄膜的表面增强荧光效应。

关键词： TiCl4水解   TiO2纳米颗粒   Ag纳米线阵列   包覆结构  

摘要： 采用水热法制备了TiO2纳米颗粒包覆Ag纳米线阵列结构。通过选区电子衍射手段确定了TiO2包覆层的晶体结构为锐钛矿。研究了TiCl4溶液浓度和温度对TiO2/Ag包覆结构形貌的影响,结果显示0.1 mol/L的TiCl4溶液能够得到连续均匀的TiO2包覆层,当TiCl4溶液浓度高于0.1mol/L时,水解产生的HCl在水热环境下会对Ag纳米线造成不同程度的腐蚀。80℃条件下能够得到较为均匀的TiO2包覆层和较高的结晶度;温度过低时,TiO2包覆层的结晶不明显,温度过高时,水解产生的HCl会对Ag纳米线产生腐蚀。

关键词： 表面等离子体共振   SiC   荧光增强  

摘要： 利用银纳米颗粒的表面等离子体共振来增强SiC的发光,成功制备了Ag@SiO2-SiC复合纳米结构并进行了表征,通过控制二氧化硅层厚度和SiC连接方式研究了银纳米颗粒表面等离子体共振对荧光增强效果的影响。结果表明:采用氨基修饰后Ag@SiO2与SiC结合比未修饰氨基得到更强的荧光增强效果。当银纳米颗粒与SiC之间没有间隔时,产生荧光猝灭;当二氧化硅层厚度为10nm时,荧光增强1.51倍;厚度为20nm时荧光增强1.15倍。

关键词： 石墨烯   Ag纳米颗粒   液相混合   水热还原  

摘要： 采用液相混合与水热还原相结合的方法制备了一种颗粒直径在10～ 20 nm之间,分布均匀的石墨烯与Ag纳米颗粒复合材料.利用透射电子显微技术研究在不同反应阶段时石墨烯或氧化石墨烯表面颗粒的晶格结构与组成成分.研究结果表明,在液相混合阶段Ag＋与氧化石墨烯之间发生了氧化还原反应,Ag＋还原成为Ag纳米颗粒并附着于氧化石墨烯的表面,颗粒的直径在5 nm以下,分布均一;在水热还原氧化石墨烯阶段,Ag纳米颗粒发生了奥斯瓦尔德熟化现象,较小的Ag纳米颗粒随着水热反应的进行不断的溶解,并在较大的Ag颗粒表面凝聚,使得颗粒的尺寸增加.

关键词： 硼酸钙玻璃   Sm^3+   Ag聚集体   Ag纳米颗粒  

摘要： 采用熔融淬火技术制备了掺杂Sm3+的组分为30CaO-60B2O3-10AgNO3-xSm2O3(x=0.05,0.25,0.5,1,3,5(摩尔分数))硼酸钙玻璃。采用吸收光谱及荧光激发和发射光谱对样品的光谱性质进行了研究。样品吸收光谱测量表明样品中存在Ag聚集体和金属Ag纳米颗粒,Sm3+掺杂浓度的改变对金属Ag纳米颗粒的浓度产生影响,而对Ag聚集体的吸收影响较弱。样品的荧光光谱测量发现该系列样品均表现为宽带吸收和宽带发射特性,同时观察到了在405 nm激发下Sm3+的掺杂对Ag聚集体的发光产生了猝灭作用,但可改善样品发射光谱的成分,提高红色发射比例。色度学研究表明样品的色坐标随Sm3+掺杂浓度及激发波长变化。这些研究结果表明该系列样品是一种潜在的白光LED用荧光体材料。

关键词： TiO2纳米管   光沉积   Ag纳米颗粒   气相降解  

摘要： 采用二次氧化法制备蝶翅状阵列式二氧化钛纳米管(TiO2NTs),通过光化学还原不同浓度Ag+,在其表面均匀负载Ag纳米颗粒(Ag/TiO2NTs).利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X线衍射仪(XRD)和紫外漫反射(UV-DRS)等对纳米管的形貌、元素组成、晶型和紫外—可见漫反射吸收光谱进行表征,利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测试TiO2NTs和Ag/TiO2NTs对气相甲醇的紫外光催化降解性能.结果表明,Ag/TiO2NTs(0.01mol/L)在紫外光区表现出较好的吸收性能,肖特基结的形成使其光催化活性比纯TiO2NTs有显著提高.

关键词： Eu3+   Ag纳米颗粒   硼酸盐玻璃   配位结构   白光  

摘要： 采用高温熔融法制备了Eu-Ag共掺的硼酸盐玻璃，利用吸收光谱和发射光谱等研究了玻璃中网络形成体B2 O3含量变化和Eu离子共掺对于Ag在基质中赋存状态的影响。在Eu-Ag 共掺玻璃的吸收光谱中发现，随着B2 O3含量的增加，Ag纳米颗粒在410 nm附近的宽带吸收强度逐渐下降；玻璃在340 nm光源激发下，位于350～600 nm的蓝绿光区出现一个Ag分子团簇的宽带发光，且其发光强度随B2 O3含量的增加逐渐增强。在Eu或Ag单掺的玻璃中可分别观测到微弱的Eu3＋或Ag分子团簇的本征发射，而Eu-Ag共掺样品中Eu3＋和Ag分子团簇的发光都得到了显著的增强。并且Eu离子浓度的增加促进了Ag纳米颗粒在410 nm附近的宽带吸收。对Eu离子的添加促进 Ag 纳米颗粒析出的机理进行了讨论。同时，由于 Eu3＋的5 D0→7 FJ 的电子跃迁发射为橙红光，Ag纳米团簇可发射蓝绿光甚至黄光，因此通过玻璃结构的调控和 Eu离子掺杂浓度的调节可以实现玻璃的白光发射，这有望成为潜在的白光LED用玻璃照明材料。

关键词： Ag纳米颗粒   光催化合成   生长模式转换  

摘要： 利用AgNO3水溶液,通过严格控制TiO2薄膜的化学活性,系统研究了在TiO2表面光催化合成金属Ag纳米颗粒的生长行为。研究发现,光催化合成金属Ag纳米颗粒存在着两个完全不同的生长机制,分别对应着金属Ag纳米颗粒的各向同性和各向异性生长。当溶液浓度较低时,Ostwald熟化(OR)机制主导着金属Ag纳米颗粒的长大过程;当溶液浓度较高时,取向附生(OA)机制决定着金属Ag纳米颗粒长大成纳米片。原位消光光谱分析表明,OR机制和OA机制生长的前期具有相近消光特征,决定金属Ag纳米颗粒生长模式的关键是AgNO3溶液的浓度,更准确地说是金属Ag初级晶核的局域密度。在此基础上提出了有关光催化合成金属Ag纳米颗粒的生长模型。

关键词： Ag纳米颗粒   等离子体共振   中红外发光  

摘要： 采用基于传统熔融淬冷技术的热化学还原法制备了系列Ag纳米颗粒复合Ho3+/Tm3+共掺铋锗酸盐玻璃样品,研究了Ag纳米颗粒含量对玻璃2μm发光特性的影响.结果表明,Ag纳米颗粒的表面等离子体共振带位于500—900 nm,峰值位于650 nm,透射电子显微镜图像中观察到均匀分布的Ag纳米颗粒,尺寸约为5—10 nm.通过测试玻璃样品在1.7—2.3μm波段的荧光光谱发现,Ag掺杂后Ho3+离子2μm处的荧光强度得到了极大的提高,其中AgCl掺杂质量分数为0.3%时的荧光强度比未掺杂时的荧光强度增强10倍,这归因于Ag纳米颗粒的局域场增强作用.计算得到Ho3+离子的吸收截面为0.491×10-20cm-2,发射截面为1.03×10-20cm-2,当增益系数为0.2时即可实现正的增益.

关键词： 羟丙基-β-环糊精   C60   包络化合物   循环伏安曲线   Ag纳米颗粒   Au纳米颗粒  

摘要： 以羟丙基-β-环糊精为主体,C60为客体形成了C60-羟丙基-β-环糊精包络化合物,并对包络化合物进行了红外和紫外光谱的表征。通过循环伏安法研究了包络化合物在水溶液中的电化学性质,发现其在电极上的反应是准可逆的氧化还原反应。在紫外光光照条件下形成了C.-60-羟丙基-β-环糊精,利用它的还原性对Ag+和AuCl-4等进行了还原,形成了水溶性的Ag和Au纳米颗粒,并对其进行了透射电镜和紫外可见光谱表征。