局域表面等离子体共振效应气体传感器的研究进展

贵金属纳米结构的局域表面等离子体共振光学在光催化、光学传感器、表面增强光谱学、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。基于贵金属的局域表面等离子体共振效应传感器的性能主要依赖于贵金属的结构,总结了纳米贵金属粒子性质以及各种结构的制备方法和应用,并展望了未来表面等离子体共振效应传感器的发展趋势。     

基于局域表面等离子体共振效应生物传感器的制备方法及应用

金属纳米颗粒表现出来的局域表面等离子体共振效应被广泛应用于生物传感器领域.综述了局域表面等离子体共振效应的基本原理,对比了局域表面等离子体和表面等离子体的异同,详细介绍了胶体化学平板印刷术、电子束光刻法、聚焦离子束光刻法、纳米球光刻术等多种金属纳米颗粒阵列和图形制备技术、特点及应用,分析了局域表面等离子体共振生物传感器的应用前景、现存问题及其解决途径.     

锡纳米粒子量子壳效应被证实

德国斯图加特的马普固体研究所专家利用隧道扫描显微镜研究锡纳米粒子证实,金属粒子的电阻损耗与粒子大小有关,当金属粒子呈纳米状态时,材料获得超导性能的温度会大幅增加,因此,在粒子足够小的前提下,通过量子效应可增强金属粒子超导性能60%。     

具有等离子共振效应的纳米金属在光解水中的应用

简述光催化分解水反应的基本原理、肖特基结和等离子体共振的概念、等离子体共振在光解水过程的工作机制。介绍Au和Ag等贵金属复合半导体、单一银系化合物、非贵金属等离子体光催化剂。提出具有等离子共振效应的金属纳米颗粒能提高光解水性能的原因是形成肖特基结和具有独特的局域表面等离子共振效应;相比半导体,金属的功函数较大,形成的肖特基结可实现电荷定向迁移;局域表面等离子共振效应通过共振能量转移、增强局部场强和热电子注入等方式拓宽光谱吸收,提高电荷分离效率和光催化效率。认为等离子光催化的研究目前主要集中在Au、Ag等贵金属,其原理有待深入探究,且应理论与实验相结合;开发非贵金属替代物将更有利于降低成本。     

银纳米颗粒的化学还原法制备简介及其应用

银纳米颗粒的光学性能,如局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)特性可通过其形貌、尺寸、外部介电环境的调控而实现变化。不同形貌的银纳米颗粒具有强弱不同的局域表面等离子体共振效应,从而表现出独特的光学性质。综述了利用化学还原法制备不同形貌的银纳米颗粒,主要包括柠檬酸钠还原法、多元醇法以及种子介导生长法,分析了这3种合成方法的机理和特点,将近年来不同形貌银纳米颗粒的研究进展进行了综述。最后介绍了不同形貌银纳米颗粒在表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Roman scattering,SERS)基底、催化、抗菌领域上的应用研究,并总结和展望了银纳米颗粒在合成和相关应用领域的发展前景。     

自组装Ag纳米颗粒的表面等离子体共振及其对CdSe量子点的荧光增强效应

采用柠檬酸三钠还原硝酸银的方法制备了Ag纳米粒子溶胶,利用静电自组装技术制得单分散Ag纳米颗粒薄膜.研究了该Ag纳米颗粒薄膜的光学特性,通过改变反应物浓度和后期的热退火温度,有效调控了Ag纳米颗粒尺度和其在外场作用下产生的表面等离子体共振(SPR)特性.将所制备的Ag纳米颗粒薄膜与CdSe量子点耦合,利用SPR对荧光的...     

简易合成Bi/Bi2MoO6/TiO2复合纳米纤维及其增强的可见光催化性能

以电纺TiO₂ 纳米纤维为基质, 葡萄糖为还原剂, 采用简单一步溶剂热法制备了等离子体Bi/Bi₂MoO₆/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和光致发光谱等对样品进行表征。以RhB和4-CP为模拟有机污染物, 评价材料的光催化性能。结果表明: 部分Bi ³⁺被葡萄糖还原成金属Bi纳米粒子, 原位沉积在Bi₂MoO₆纳米片上, 同时构筑在TiO₂纳米纤维表面。金属Bi的等离子体共振效应, 有效提高了样品的光催化活性。可见光照50 min, 样品对RhB的降解率为95.8%, 五次循环后仍保持在92%以上; 可见光照180 min, 样品对4-CP的降解率达68.8%。证实该材料具有良好的可见光催化活性和稳定性。     

前驱物和表面活性剂对等离子体电化学法制备银纳米颗粒的影响

利用等离子体电化学法成功制备出银纳米颗粒,并通过局域表面等离子共振效应对颗粒的生长过程进行实时监测,研究了表面活性剂的浓度、种类和前驱物浓度对银纳米颗粒制备的影响。研究结果表明:增大前驱物或表面活性剂浓度对Ag;还原均有促进作用;与聚乙烯吡络烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)相比较,十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂,在相同时间内,生成的银纳米颗粒数量更多,尺寸和形状分布更均匀。     

在镍基板上低温生长纳米碳管膜

纳米碳管在储能材料和场发射材料等方面具有非常广阔的应用前景。在纳米碳管的许多潜在用途中要求纳米碳管直接低温生长在具有导电能力的基板材料上。以镍片为基板材料,利用微波等离子体化学气相沉积法在低温条件下合成了纳米碳管膜。研究表明,高纯度纳米碳管的低温合成取决于氢等离子体对碳源的有效裂解以及在纳米碳管形成初期对碳素物质的刻蚀。同时,随着微波功率的上升,纳米碳管的纯度上升、生长速率加快且形状变得较直。     

纳米金属粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究

对正十八烷中分别添加纳米Cu粒子、纳米Al粒子及纳米Fe2O3粒子的复合相变材料的传热性能进行了实验研究。采用热针法分别对正十八烷及其与纳米金属粒子的复合相变材料的固态体系、液态体系的导热系数进行了实验研究,结果表明:在正十八烷中添加纳米金属粒子后,纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料固、液态体系的导热系数随着纳米金属粒子质量分数的增加而显著提高,且纳米Al粒子/正十八烷复合相变材料导热系数的提高较其他两者更为明显。采用DSC对正十八烷及添加了不同质量分数的纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料的相变潜热及相变温度进行了实验研究,结果表明:纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料的相变潜热比纯正十八烷材料略低,且随纳米金属粒子质量分数的增大逐渐减小,但其相变温度变化不大。     

纳米纤维素负载金属纳米粒子复合材料的研究进展

纳米纤维素以其独特的形态特征,优异的机械强度、生物相容性和生物降解性在纳米材料领域得到了广泛的应用.其高比表面积和丰富的活性表面基团可以通过多种物理或化学方法负载纳米金属粒子,为此,综述了银、金、铜和氧化锌等纳米金属粒子在纳米纤维素上的负载方法,并介绍了此类复合材料在抗菌材料、传感器和催化剂等领域的应用.     

纸基GO/贵金属纳米复合材料的SERS性能研究

表面增强拉曼散射作为一种高灵敏、无损伤的分析技术,被广泛应用于物质的鉴定以及定量分析。提出一种低成本制备SERS衬底的方法,即利用浸渍-提拉法在滤纸上吸附一层均匀的氧化石墨烯(GO),并结合等离子体溅射技术在纸基GO上沉积贵金属纳米颗粒,以浓度为10~(-5) mol/L的罗丹明6G(R6G)为探针分子,分析基底的表面增强拉曼散射特性。结果表明,当Au和Ag纳米颗粒溅射时间分别为20与90 s时,吸收波长与拉曼激光波长一致,其局域表面等离子体共振效应(LSPR)达到最佳;此外,利用GO良好的消荧光效果以及滤纸的纤维结构可进一步提高衬底所具的SERS性能。     

等离子体电弧法制备的带状纳米锌的表征

约束弧等离子体电弧法用等离子体高温热源激发高能粒子的化学反应,并与骤冷技术结合构成一个制备金属纳米粉体或化合物纳米粉末材料的等离子体过程,能极好地制备高溶点(例:Ni,Fe,C等)或低溶点(例:Al,Zn等)的纳米粉末,是当前极具工业化生产应用前景的方法之一。用约束弧等离子体电弧法制备了纳米Zn粉末,用XRD,TEM,TG,DTA技术研究了纳米Zn粉末的结构、晶粒大小、晶粒形貌和热稳定性。结果表明,该粉体平均粒径小于42 nm,晶粒形貌为带状,热稳定性好。此外该粉体具有高比表面积,可用作化学反应的催化剂。     

影响贵金属纳米颗粒表面等离子体共振因素评述

贵金属纳米颗粒具有可调的共振吸收谱,被广泛用于光能传送器、近场扫描光学显微学、表面增强谱学、化学和生物传感器等。系统地评述了颗粒尺寸、颗粒分布、颗粒形状、颗粒体积分数、颗粒组成和颗粒结构等因素对金属纳米颗粒等离子体共振吸收性能的影响,有利于深入理解等离子体共振吸收的物理实质和实现对等离子体共振频率的调控。     

纳米光学天线研究现状及进展

基于spp共振效应的纳米天线结构能有效收集光的能量,并将它限制在亚波长尺度,其巨大的局域场增强效应为纳米光子学大范围的应用提供了广阔的前景,例如,纳米尺度内光信息的处理和传播、近场显微镜超分辨率成像、高效太阳能电池、超高密度近场光存储、纳米光刻、量子单光予源、高效率纳米电磁波集中器、高灵敏度生化传感器等。文章在介绍纳米天线的基本构造和工作原理的基础上,综述了其在多个领域的应用。     

金纳米锥阵列与金薄膜耦合结构表面等离子体折射率传感研究

设计了基于SiO₂薄膜间隔的金纳米锥与金薄膜耦合结构表面等离子体共振折射率传感器。使用时域有限差分法研究了复合结构中的表面等离子体共振模式,复合结构不仅能够激发局域表面等离子体共振,也可激发传播表面等离子体共振。入射电磁波的能量部分通过单个金纳米锥耦合到局域表面等离子体,部分通过金纳米锥阵列二维光栅耦合到传播表面等离子体。在待测物折射率1.30～1.40的范围内,对复合结构的反射光谱进行了模拟研究,发现共振波长与分析物折射率呈线性关系,且由于局域和传播表面等离子体的高效激发,反射光谱共振峰处的反射率几乎为零。此外,在最优的金纳米锥几何参数下,传播表面等离子体共振模式的半高全宽非常窄,灵敏度和品质因数分别达到770 nm/RIU和113 RIU^-1,具有良好的折射率传感性能。所设计的复合结构作为表面等离子体共振传感器有望广泛应用于生物检测领域。     

微波功率对掺氮纳米金刚石薄膜组成、结构及性能的影响

以CH4和CO2作生长金刚石薄膜的反应气体,以Ar作载气将三聚氰胺甲醇饱和溶液带入沉积室内作氮掺杂源,用微波等离子体化学气相沉积法在单晶硅衬底上制备出掺氮纳米金刚石薄膜。通过拉曼光谱、原子力显微镜、霍尔效应研究了掺氮纳米金刚石薄膜的组成、结构和导电性能,重点研究了微波输入功率对薄膜特性的影响。结果表明,制备的掺氮纳米金刚石薄膜具有良好的电子导电性,且随着激发等离子体微波功率的增大,其晶粒尺寸、晶界宽度、表面粗糙度和电导率增大,在最佳微波功率条件下制备出电子电导率高、材料质量好的纳米金刚石薄膜。     

SiO2纳米球的粒径均一性研究及其在硅光学共振纳米柱阵列中的应用

近年来, 半导体纳米结构材料的光学共振效应作为一种重要的光调控手段被广泛应用于各类光电子器件。本文用改进的两步Stober法制备了粒径在270~330 nm之间的单分散二氧化硅纳米球, 通过优化工艺参数有效改善了纳米球的粒径均一性。采用恒温加热蒸发引诱自组装方法将纳米球在硅半导体上自组装成单层膜作为掩膜, 采用感应耦合等离子体技术刻蚀制备了硅纳米柱阵列并测试了其光反射谱。光谱结果表明直径在300~325 nm之间的硅纳米柱阵列可以激发四极子Mie光学共振, 其在可见光波段的最低反射率低于5%, 具有良好的光调控性能。     

硫化铜量子点的研究进展

硫化铜量子点作为一种p型半导体纳米晶,具有很强的表面等离子体共振效应、低的毒性以及独特的光学和电学性能,在光催化、生物技术、光电转换材料领域受到了极大关注。由于单分散的硫化铜量子点的制备过程复杂,效率较低,并且纯的硫化铜量子点电导率较低,这极大地限制了其在能量存储器件方面的应用。此外,由于硫化铜量子点复杂的能带结构和独特的p型半导体特性,针对硫化铜量子点的光学性能调控尚不成熟。基于此,本文综述了硫化铜量子点在制备方面的研究现状与取得的进展,介绍了硫化铜量子点的能带结构、晶体结构,及其在量子点敏化太阳能电池、光催化降解污染物、肿瘤细胞诊断与治疗等方面的研究进展,并对硫化铜量子点或Cu系量子点更进一步的研究、开发应用提出了几点建议。     

高浓度纳米镍的制备及其电磁屏蔽性能的研究

由导电填料与聚合物复合而制备的电磁屏蔽复合材料因为具有密度小、耐腐蚀性好、加工性能好、导电性能易调控等优点而得到广泛的研究。就金属导电填料而言,金属镍是一个很好的选择,它具有很好的化学稳定性能和抗氧化性能,且价格便宜,作为一种典型的铁磁性材料,纳米镍具有较高的矫顽力,可产生大的磁滞损耗,对于电磁波的吸收是很有利的,从而利于提高材料的综合电磁屏蔽性能。通过一系列的研究选择合适的方法制备较大量的纳米镍粉,然后将它作为导电填料研究其电磁屏蔽性能。选择湿化学还原法制备纳米镍粉,在水体系中以水合联氨为还原剂将镍盐还原制备纳米镍粉。在高浓度条件下,镍原子团聚的机会增多,结果导致镍颗粒的尺寸增大,为了控制尺寸,常用的方法是在反应体系中加入可溶性高分子作为保护剂,但是反应后从金属粒子上将高分子完全除去是很困难的,在金属粒子表面残余的高分子将影响金属粒子的导电性能,为了避免高分子保护剂对金属粒子导电性能的负面影响并且获得足够多的纳米粉,在不加可溶性聚合物或其它保护剂的条件下,通过系列研究发现选择合适的制备条件可以生产出高浓度且分散性能较好的纳米镍粉(1M),利用XRD,SEM表征发现所得产品为直径约60nm的类球形面心立方结构...