【摘要】：自組織提供了一種新的制備技術(shù)和方法,制備的材料結(jié)構(gòu)規(guī)則、性能優(yōu)異,具有重要的研究意義。本文使用共蒸發(fā)方法,在多晶Al_2O_3基底上制備出了不同形貌的微米級Ag@SiOx自組織球體,對其進(jìn)行了詳細(xì)的電子顯微學(xué)表征和單顆粒SERS性能測試。主要內(nèi)容如下:(1)利用掃描電鏡表征了球體的表面形貌,發(fā)現(xiàn)存在三類球體,分別為“光滑球”、“稀疏球”和“密排球”。光滑球是表面光滑的球體,稀疏球和密排球的球體表面有大小均一、六邊形排布的小顆粒。稀疏球上相鄰小顆粒間有一定的間距,密排球上相鄰小顆粒間緊密相接。(2)用FIB輻照Ag@SiOx自組織球體表面后,觀察到柱狀的有序結(jié)構(gòu),并且柱體方向總與離子束入射方向相同。我們認(rèn)為,這是由于離子束對不同材料的選擇性刻蝕造成,在刻蝕過程中表面半球狀SiOx粒子起掩膜的作用。(3)通過FIB提取樣品截面方法研究自組織球體內(nèi)部結(jié)構(gòu),結(jié)果顯示,三類球體都是實心橢球體。光滑球表面沒有SiOx粒子,是一個Ag的橢球體;稀疏球、密排球中橢球體上表面有半球狀SiOx粒子規(guī)則排布,是粒子包覆型核殼結(jié)構(gòu)。利用TEM進(jìn)一步研究了Ag@SiOx自組織球體的晶體學(xué)信息,結(jié)果表明半球狀SiOx是非晶體,橢球狀A(yù)g是晶體,兩相界面由包含原子扭折和原子臺階的{100}晶面組成。(4)以三類典型的單顆粒Ag@SiOx自組織結(jié)構(gòu)為SERS基底,利用激光拉曼光譜儀分別測定了其SERS影響因素和增強(qiáng)效果,測試結(jié)果表明,三種球體都具有單顆粒SERS效應(yīng),密排球的檢測靈敏度最高,稀疏球次之,光滑球最差;密排球?qū)τ诮Y(jié)晶紫的檢測極限最低可達(dá)10~(-8) mol/L。Ag@SiOx單顆粒的大小和檢測位置不會影響SERS效應(yīng),同類型球體結(jié)構(gòu)作為SERS基底具有良好的均勻性。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.37;O641.3
【圖文】：

圖 1-1 自然界中的雪花、貝殼、花朵。Fig.1-1 Self-assembled snowflakes shells and flowers in the nature.目前科研工作者通過多種手段制備了大量形貌豐富、性質(zhì)多樣的的自組織材[2-7]。尤其在納米材料領(lǐng)域，自組織納米材料由于其規(guī)則的結(jié)構(gòu)可以潛在應(yīng)用納米器件中，成為當(dāng)今納米技術(shù)的研究熱點[4-7]。自組織是 SCIENCE 期刊公布當(dāng)今世界最具挑戰(zhàn)性的 25 個重大科學(xué)問題之一，具有重要的研究意義。

水滴、塵埃顆粒構(gòu)成的云、霧、霾等都是膠體體系。膠體體系的許多物理特性原子體系類似，常被用作放大的原子體系模型來研究物理相變過程[8]。所謂膠體自組織是指膠體物質(zhì)在非共價力作用下（自由能最小化）自發(fā)形成定有序的結(jié)構(gòu)[9-14]，其中垂直沉積法是常用的一種簡單、經(jīng)濟(jì)的制備方法，實上是通過液體蒸發(fā)來誘導(dǎo)生成自組織結(jié)構(gòu)。通常將基片垂直插入膠體溶液中，著溶劑的蒸發(fā)，在表面張力和毛細(xì)管力的共同作用下，在基片-溶液-空氣的三界面上會形成密堆積的膠體自組織結(jié)構(gòu)[12]。圖 1-2 是采用油包水微乳液法，將分散的 SiO2納米球體組裝成六方密堆積結(jié)構(gòu)的示意圖。通過控制 SiO2的濃度以調(diào)控單個微液滴中 SiO2的數(shù)目，進(jìn)而影響脫水后最終生成結(jié)構(gòu)的形貌—高團(tuán)簇、超粒子或超球體[13]。膠體自組織結(jié)構(gòu)通常形貌比較單一，多為六邊形密積結(jié)構(gòu)，以這些結(jié)構(gòu)為模板可制備多種功能材料，廣泛用于生產(chǎn)應(yīng)用中。文獻(xiàn)4]報道的通過乳液聚合法生成的六方密堆積盤狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)異的疏水性能，文[15]報道的六邊形均勻分布的 PS（聚苯乙烯）膠體自組織模板上生長的多層g/SiO2材料具有良好的 SERS（表面增強(qiáng)拉曼）性能。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2736361