本文關(guān)鍵詞：有機(jī)配體包裹金納米顆粒薄膜制備及其表征　出處：《中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近幾十年來,由于金納米顆粒(Au nanoparticles,Au NPs)在催化、納米微電子、藥物載體、信息儲存、光學(xué)等方面有很好的應(yīng)用前景,引起了廣泛研究興趣。納米金顆�？衫闷涞入x子體共振效應(yīng)(Localized surface plasmon resonance,LSPR)來做生物傳感器,也常常在光伏器件中用來增強(qiáng)光吸收以提升光電轉(zhuǎn)換效率。但較少有在電子發(fā)射效應(yīng)上的研究報(bào)道。雖然純金的費(fèi)米能級附近有大量的自由電子,但其4.5-5.2 eV的功函數(shù)不利于電子的發(fā)射。通過Au納米粒子與其它配體,比如烷烴復(fù)合,可以降低材料的功函數(shù),從而促進(jìn)來自金表面的二次電子發(fā)射。另一方面,烷烴雖具有低(或者負(fù))的電子親和能(Low electron affinity,LEA;Negative electron affinity,NEA),但較大的HOMO-LUMO(Highest Occupied Molecular Orbital-Lowest Unoccupied Molecular Orbital)間隙(8 eV)使這種小分子表現(xiàn)出電絕緣性質(zhì),因而沒有利用烷烴直接作為電子發(fā)射體的報(bào)道。烷烴硫醇是修飾金納米粒子最常見的配位體,它很容易通過Au-S鍵自組裝在金納米顆粒球上。Au-S鍵的存在降低了有機(jī)分子包覆的納米金顆粒的HOMO-LUMO間隙,進(jìn)而增強(qiáng)電子從配體包裹的納米金顆粒發(fā)射到真空中的能力。有機(jī)配體包覆的金納米顆粒球,在液態(tài)中具有很好的分散性和穩(wěn)定性。在干凈的Si3N4基底上,通過滴加5.5 nm有機(jī)包覆的金顆粒前驅(qū)體溶液可以自組裝得到長程有序的超晶格(Superlattice,SL)結(jié)構(gòu)的薄膜,而薄膜的連續(xù)完整性有利于電子的傳輸。前期工作發(fā)現(xiàn)烷烴包裹的3 nm金納米顆粒具有增強(qiáng)二次電子發(fā)射的現(xiàn)象,然而并沒有針對更小尺寸的納米金顆粒發(fā)射二次電子的相關(guān)研究報(bào)道。這主要是因?yàn)樾∮? nm以下的納米金顆粒具有比較差的單分散性,很難得到單分散性較好的前驅(qū)體溶液。為了研究影響金納米顆粒薄膜的電子發(fā)射的因素,本文選擇采用液-液兩相法在還原氯金酸溶液中加入11-巰基十一烷酸(Mercaptoundecanoic acid,MUA)。我們通過調(diào)控Au:S的摩爾比例制備了1.5 nm、1.8 nm、2.4 nm以及3.9 nm粒徑的單分散金納米顆粒,進(jìn)而采用滴加的方法制得長程有序的金納米顆粒薄膜。掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)觀測到薄膜中具有大量微米級的塊狀集團(tuán)。同步輻射掠入射X射線衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction,GIXRD)揭示其具有面外長程有序的超晶格結(jié)構(gòu);傅里葉紅外光譜(FTIR)與X射線光電子譜(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)證實(shí)薄膜中Au-S鍵的形成。通過紫外光電子能譜(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy,UPS)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)常溫下1.5 nm粒徑的薄膜具有比單晶金樣品強(qiáng)10倍的優(yōu)異二次電子發(fā)射能力,且發(fā)射峰半高寬是單晶金樣品的1/4。本研究表明3 nm粒徑以下MUA包覆的金納米薄膜在電子發(fā)射源以及光電探測器上具有應(yīng)用前景。
[Abstract]:Gold nanoparticles can be self - assembled on gold nanoparticles by using the plasma resonance effect ( LSPR ) . In this paper , 11 - mercaptoundecanoic acid ( MUA ) was added to the solution of chloroauric acid by liquid - liquid two - phase method . Single - dispersion gold nanoparticles with a particle size of 1.5 nm , 1.8 nm , 2.4 nm and 3.9 nm were prepared by controlling the molar ratio of Au : S .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TB383.2

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本文編號：1381873