本文關鍵詞： 納米銀結構 化學沉積 可控超疏水性 拉曼增強　出處：《上海交通大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：由于金屬納米陣列在材料結構方面的特殊性,與普通金屬材料相比具有很多特殊的性能,例如超疏水特性和拉曼增強(SERS)特性等。影響納米陣列材料性能的主要因素包括納米結構的尺寸、形狀以及間距大小等,因此研究開發(fā)具有獨特結構的納米材料不僅是深入了解納米世界的途徑,也是促進納米科技發(fā)展的重點。近年來,科學家們采用不同的方法已經(jīng)成功地制備出多種納米銀陣列結構,然而現(xiàn)有方法存在著制備成本高、工藝繁瑣的不足,所獲得的納米銀陣列結構也存在著很大的局限性。因此,積極尋找低成本、高效率的制備方法,系統(tǒng)研究不同結構的新型納米銀陣列材料對于進一步揭示納米銀陣列結構的功能特性,盡早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用有重要的價值。鑒于以上情況,本文提出并探討了一種利用化學沉積原理在銅基底表面制備不同納米銀陣列結構的新方法。同時,較系統(tǒng)地研究了納米銀陣列結構的超疏水性能和拉曼增強效果,通過研究不同結構與其性能的關系探討了不同結構對其性能影響的內(nèi)在機制。本文的具體內(nèi)容及主要結論如下。1.以硝酸銀為主鹽,并通過在電解液中引入環(huán)保型還原劑,獲得了一種可以得到優(yōu)化的微米球-納米銀片分級結構(MN型納米銀材料)的制備方法。同時,通過改變電解液體系,進一步制得了兩種特殊的分級結構:納米突起直徑為200 nm的仿荷葉結構以及突起直徑為50 nm左右的仿花瓣結構。結合XRD、TEM等微結構分析手段,合理闡明了該結構的形成機理。2.采用十六硫醇對不同納米銀表面進行化學修飾的方法,研究了不同納米結構銀表面的超疏水特性,分析了納米結構對超疏水性能的影響。通過不同的表面處理方法調(diào)控MN型納米銀結構表面成分,獲得粘附性能在低粘附和高粘附之間轉換的可控超疏水樣品表面,并實現(xiàn)了運輸微流體的功能。3.通過優(yōu)化實驗條件,制得具有優(yōu)異超疏水性能的仿荷葉結構,其接觸角高達166.5°,滾動角低至1°,有著良好的自清潔性能。然而,仿花瓣結構卻呈現(xiàn)高粘附超疏水特性。通過比較研究不同分級納米結構的超疏水性能,深入探討了超疏水材料的表面接觸機理。4.以R6G,4-Mpy為探針分子,通過比較獲得了具有較優(yōu)拉曼增強效果的MN型納米銀結構,并闡明了其電磁場增強機理。本文創(chuàng)新性的將超疏水性能應用于拉曼增強材料,得到分子聚集型SERS基底,表面增強因子提高到1.2×1010。并通過實驗證明該分子聚集型SERS基底有著高重現(xiàn)性、循環(huán)使用的優(yōu)點,是較理想的SERS基底。
[Abstract]:Because of the particularity of metal nanoarrays in material structure, they have many special properties compared with ordinary metal materials. For example, superhydrophobic properties and Raman enhanced SERS properties. The main factors affecting the properties of nanoscale arrays include the size, shape and spacing of nanostructures, etc. Therefore, the research and development of nanomaterials with unique structures is not only a way to gain an in-depth understanding of the nanoworld, but also a key point in promoting the development of nanotechnology. Scientists have successfully prepared a variety of nanocrystalline silver arrays by using different methods. However, the existing methods have many disadvantages such as high cost and cumbersome technology, and the obtained nanoscale silver arrays have great limitations. Actively looking for low cost and high efficiency preparation methods, systematically studying the functional characteristics of new nano-silver array materials with different structures for further revealing the structure of nano-silver arrays. It is of great value to realize the industrial application as soon as possible. In view of the above situation, a new method of preparing different nano-silver arrays on the surface of copper substrate by chemical deposition principle is proposed and discussed in this paper. The superhydrophobic properties and Raman enhancement effects of silver nanoarrays have been studied systematically. The internal mechanism of the influence of different structures on its properties is discussed by studying the relationship between different structures and its properties. The concrete contents and main conclusions of this paper are as follows: 1. Silver nitrate is the main salt, and environmental protection reductant is introduced into the electrolyte. In this paper, we have obtained an optimized method for preparing microspheres and silver nanoparticles with graded structure (MN). At the same time, by changing the electrolyte system, Furthermore, two kinds of special hierarchical structures were obtained: the structure of lotus leaf with the diameter of 200 nm and the petal structure of about 50 nm with the diameter of the nano-protrusions, and the microstructural analysis methods such as XRD- TEM, etc. 2. The superhydrophobic properties of silver surfaces with different nanostructures were studied by means of chemical modification with 16 mercaptan. The effects of nanostructures on superhydrophobic properties were analyzed. The surface composition of MN-type silver nanostructures was regulated by different surface treatment methods, and the controllable superhydrophobic samples with low adhesion and high adhesion were obtained. By optimizing the experimental conditions, the structure of lotus leaf with excellent superhydrophobicity is obtained. The contact angle is 166.5 擄, the rolling angle is as low as 1 擄, and the self-cleaning performance is good. The surface contact mechanism of superhydrophobic materials was studied by comparing the superhydrophobicity of different graded nanostructures. R6Gn4-Mpy was used as probe molecule. The structure of MN type nano-silver with better Raman enhancement effect was obtained, and the mechanism of electromagnetic field enhancement was elucidated. In this paper, the superhydrophobicity was applied to the Raman enhancement material, and the molecular aggregate SERS substrate was obtained. The surface enhancement factor is increased to 1.2 脳 10 ~ (10). The experimental results show that the molecular aggregate SERS substrate has the advantages of high reproducibility and recycling, and is an ideal SERS substrate.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.122

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