银纳米结构的可控制备及其光电性能研究

【摘要】：贵金属纳米材料如金、银和铜等,可以通过激发入射光产生强大的局部电场。其中,银纳米材料与其他金属纳米材料相比,合成过程简单,在可见光区域的等离子共振效应范围广,信号增强作用强。聚多巴胺(PDA)表面存在丰富的儿茶酚胺官能团,具有优异的粘附性,可作为二次反应平台与[Ag(NH_3)_2]~+络合,并将其原位还原成银纳米粒子(AgNPs)。基于银纳米材料优异的光电性能,快速响应以及高灵敏度等优点,可用作光电器件。本文具体工作如下:1.利用PDA对银纳米线(AgNWs)进行表面修饰,随后与银氨溶液反应在表面还原得到AgNPs,得到具有可控密度和间距的AgNPs,成功制备稳定的AgNWs@PDA@AgNPs核壳纳米材料。利用AgNWs和AgNPs之间的协同效应,对罗丹明6G进行高灵敏度的表面增强拉曼光谱(SERS)检测,检测限低至1×10~(–12)M,为制备多种SERS活性底物提供了一种简单且通用方法。2.西维因农药由于使用普遍性和高效杀虫作用而广泛用于农业生产,残留的西维因农药可以抑制乙酰胆碱酯酶的活性,诱发过敏反应,在严重的情况下,可能导致严重的呼吸麻痹甚至致命。利用PDA修饰无纺布并原位还原AgNPs制备NW@PDA@AgNPs柔性基底,对结晶紫的SERS检测限低至1×10~(–12) M。利用NW@PDA@AgNPs基底通过擦拭方法快速提取和检测苹果、橙子和香蕉表面的西维因残留,最低检测量分别为4.02×10~(–12)、6.04×10~(–12)和5.03×10~(–12) g。该柔性基底可以提高分析物的收集效率和检测灵敏度。3.高非挥发性和稳定性限制了无机爆炸物的快速检测以及现场检测,通过PDA对AgNPs的原位还原,以聚氨酯海绵(PU)为支持物,制备了PU@PDA@Ag海绵柔性基底。对4–氨基苯硫酚表现出高灵敏度,检测限低至1 nM。利用PU@PDA@Ag海绵擦拭,高效提取无机爆炸物如高氯酸盐(ClO_4~–)、氯酸盐(ClO_3~–)和硝酸盐(NO_3~–),检测限分别为0.13、0.13和0.11 ng。该柔性基底可以提高样品采集效率以及分析灵敏度和可靠性,将在国土安全领域具有巨大的潜在应用价值。4.将AgNPs喷墨打印到柔性对苯二甲酸乙二酯(PET)基底上构建高灵敏度应变传感器,经咖啡环效应诱导组装成平行双线,通过调节咖啡环效应,可控制地制造分布良好的AgNW,线宽为5–6μm。组装的基于AgNW的柔性应变传感器可以实现高灵敏度的应变检测,应变系数G=50–60,最低应变检测限约为0.061%,表现出可逆且稳定的电响应,可在各种频率下周期性地提供机械应变。