模板法制備納米線陣列的研制及其在SERS技術(shù)中的應(yīng)用.pdf

1、納米材料是21世紀(jì)最有前途的新材料，其制備、研究和應(yīng)用構(gòu)成了當(dāng)今最為活躍的研究領(lǐng)域。納米材料因其特殊的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出一系列優(yōu)異的力、熱、光、電、磁、聲、儲(chǔ)氫、吸波等性質(zhì)，具有廣闊而深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。至今已發(fā)展多種納米材料(線、管、微粒)的制備方法，如電弧法、催化熱解法、激光燒蝕法、化學(xué)氣相沉積法、分子束外延法、模板合成法等。其中，模板法由于具有限域能力，容易調(diào)控所制一維納米材料的尺寸和形狀，成為制備納米材料的一種十分重要的途徑，為制備金屬、

2、導(dǎo)電高分子、磁性材料、半導(dǎo)體等的納米線、管以及諸如多層納米線、超晶格、量子點(diǎn)等新型的可用于大規(guī)模集成的功能材料開(kāi)辟了新的空間和機(jī)遇。 孔性氧化鋁模板(AAO)具有孔徑在納米級(jí)的平行陣列孔道，其孔徑、孔密度和孔深度可以通過(guò)改變制備條件方便調(diào)控。因?yàn)樗且环N無(wú)機(jī)材料，具有良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械特性，可允許對(duì)合成的納米結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的后處理，如化學(xué)修飾、沉積、刻蝕以及機(jī)械加工等，從而組裝出很有應(yīng)用前景的各種原型器件，所以成為制備納米材料的

3、首選方法之一。近年來(lái)，有序多孔氧化鋁模板的制備工藝，生長(zhǎng)機(jī)理以及用作模板合成有序納米陣列結(jié)構(gòu)的研究，已成為納米材料研究的一大熱點(diǎn)。 在表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)研究中，襯底的制備非常重要。到目前為止，制備增強(qiáng)襯底的常用方法有電化學(xué)氧化還原法(ORC)、金屬溶膠法、化學(xué)沉積銀島膜、真空鍍膜、激光刻蝕的金屬溶膠和機(jī)械拋光等。不同的活性襯底各有優(yōu)點(diǎn)，但又都不同程度的存在著一些缺點(diǎn)，如表面粗糙度不均一、實(shí)驗(yàn)裝置昂貴、容易受雜質(zhì)離子的干

4、擾，或者很難控制納米粒子的尺寸和穩(wěn)定性等。 本論文中，我們采用電化學(xué)沉積技術(shù)，在孔性氧化鋁模板內(nèi)組裝高SERS活性的金屬納米線陣列，制備出粗糙度均一、可控，且增強(qiáng)效果極佳的SERS活性襯底。通過(guò)改變模板的孔徑大小、沉積納米材料的時(shí)間長(zhǎng)短等參數(shù)，研究了不同SERS襯底的增強(qiáng)特性；我們還用孔性氧化鋁模板組裝了半導(dǎo)體Cds納米線陣列，通過(guò)研究它的光學(xué)聲子振動(dòng)模來(lái)分析其獨(dú)特的光學(xué)特性。 本論文共分為四章，主要內(nèi)容如下：

5、第一章：納米材料與納米科學(xué)簡(jiǎn)介。介紹了幾種典型的納米材料，納米材料的特性及制備方法；模板法合成納米陣列的研究歷史以及SERS活性襯底的研究現(xiàn)狀；最后簡(jiǎn)述了本論文的研究?jī)?nèi)容和意義。 第二章：多孔氧化鋁模板的制備方法和表征。采用合適的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，用自制電解氧化槽制備出孔徑均一、孔深度和孔密度可調(diào)的孔性氧化鋁模板。掃描電子顯微鏡(SEM)照片顯示，AAO是一種很好的制備有序納米線陣列的樣模材料。 第三章：有序銀納米線陣列的制備及

6、其SERS研究。用交流電沉積法在孔性氧化鋁模板內(nèi)制備銀納米線陣列，并以它為襯底，用巰基吡啶(4-MPy)分子作探針檢測(cè)其表面增強(qiáng)拉曼散射信號(hào)。原子力顯微鏡(AFM)照片顯示，銀納米線相互平行、排列有序并且垂直于氧化鋁基底。4-MPy的SERS譜表明這種銀襯底是一種很好的增強(qiáng)襯底，SERS譜強(qiáng)度隨銀納米線露出襯底表面高度的變化而變化，但拉曼頻移基本不受表面狀態(tài)的影響。 第四章：半導(dǎo)體CdS納米線陣列的制備和光譜研究。用交流電沉積法