金属介质核壳结构纳米粒子的制备及其荧光增强特性

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1、西安交通大学本科生毕业设计（论文）摘要金属纳米颗粒(如金、银、铜)由于其独特的光电磁等性质，已经受到了广泛的研究。而金属/介质核壳结构的纳米粒子不仅具有单个金属核纳米粒子的物理和化学性能，而且表现出比金属纳米微粒更好的稳定性和分散性。通过对金属纳米粒子的表面包覆处理、调节核壳的化学成分和比例、控制粒子的尺寸和形状等，容易实现纳米微粒的物理化学尤其是光学特性的可裁剪性；这样极大地扩展了其应用范围。而表面增强荧光就是其中最具潜在应用的一例。本文主要目的是研究金属/介质核壳结构纳米粒子的制备及其荧光增强特性；其工作有：（1）制备了银Ag

2、胶体及银核-二氧化硅壳Ag@SiO2核壳结构纳米微粒并对它们的光学特性进行了测定；（2）研究了Ag@SiO2对荧光素染料的荧光增强特性。首先采用化学还原法制备了银胶体；在此基础上，采用Stöber法利用正硅酸乙酯（TEOS）水解、缩合实现对银胶体表面的SiO2包覆。在对Ag和Ag@SiO2颗粒进行的紫外-可见吸收谱的测试和分析中，观察到：随着壳厚度的增加，粒子的表面等离子共振吸收峰先红移后蓝移，而整个吸收谱的强度则一直在增加；这与有关文献结果相符。同时，探讨了TEOS浓度等制备条件对二氧化硅层厚度的影响。在荧光增强的研究中，发现适

3、当浓度的Ag@SiO2对荧光素染料的荧光发射可以达到5倍的增强效果，而单独银纳米颗粒则达不到；对荧光增强效果与纳米颗粒的浓度、二氧化硅壳的厚度等因素的关系做了定量的研究，并对增强机理进行了探究。关键词：银胶体，二氧化硅，银-二氧化硅核壳纳米微粒，荧光素，表面增强荧光63西安交通大学本科生毕业设计（论文）ABSTRACTMetalnanoparticles(e.g.gold,silver,copper)havebeenwidelyinvestigatedduetotheiruniquepropertiesofopticsandele

4、ctromagnetics.Now,metal@dielectriccore-shellstructurenanoparticlesnotalsoretainthephysicalandchemicalcharacteristicsofsinglemetalcoresbutexhibitbetterstabilityanddispersibilitythanbaremetalcores.Moreover,thetailoredopticalpropertiescanbeeasilyobtainedviasurfacecoating

5、functionalizationofmetalparticlesandcontrollingofchemicalconstitution,sizeandshapeofcoreandshell.Thus,theapplicationsofnanoparticleshavebeengreatlyextended,ofwhichthesurfaceenhancedfluorescenceismostpotentialone.Theprimarypurposeofthepresentpaperwastoinvestigatethepre

6、parationandthefluorescenceenhancementpropertiesofmetal@dielectriccore-shellnanoparticles.Theworkofthepapermainlyincludestwoparts:thepreparationsofAgcolloidsandAg@SiO2nanoparticles,andthestudyoffluorescenceenhancementcharacteristicsofAg@SiO2particlesforfluoresceindye.F

7、irstly,silvercolloidswerepreparedbychemicalreductionmethod,thendirectlycoatedwithsilicathroughtheprocessofhydrolysisandcondensationoftetraethylorthosilicate(TEOS)toformAg@SiO2core-shellparticlesbymeansoftheStöbermethod.ThemeasurementresultsofUV-visibleabsorptionspectr

8、aofsilveranditscoatednanoparticlesindicatedthattherewerered-shiftsfirstandthenblue-shiftsofthesurfaceplasmonresonanceabsorpt