Fe3O4/Au/SiO2复合纳米粒子的制备及SERS特性研究

摘要

随着纳米科学与技术的进一步深入发展，由于单一的物质纳米微粒体系具有的性质有限，几种物质组装的纳米结构复合体系所体现的价值正显得越来越重要，将多种材料进行纳米尺度上的复合目前已经成为一个热门研究领域。
　　 本文的目的是合成这样一种复合功能性纳米结构，使其既具有良好的磁响应性，又具有很好的表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering，SERS)信号。主要研究工作分为以下几个方面：
　　 首先对纳米材料的一些基本概念和原理进行了简要的介绍，包括：纳米材料的基本效应、磁性纳米的应用、拉曼散射以及表面增强拉曼散射的原理。综述了目前核壳结构材料的研究和应用情况，然后分别对两种结构的复合纳米粒子的制备、表征和SERS特性研究进行了详细的介绍。
　　 在实验的第一个部分，我们制备了四氧化三铁@二氧化硅@金(Fe3O4@SiO2@Au)核壳型复合纳米粒子，粒子以Fe3O4为核，Au为壳。对复合纳米粒子的结构和光学特性进行了表征，重点研究了其SERS特性。在此基础上，我们在粒子的结构方面做了一些优化的尝试，包括：(1)掺杂有机染料以增加荧光信号和(2)将Au壳置换为Ag壳以提高SERS信号的强度。
　　 在实验的第二个部分，为了得到具有更强磁响应性的纳米颗粒，我们制备了结构为金@二氧化硅@四氧化三铁(Au@SiO2@Fe3O4)的复合纳米粒子，将磁性颗粒从第一部分实验中的最内层移到了最外壳。对复合纳米粒子的结构和光学特性进行了表征，重点研究了其SERS特性。实验结果表明，该结构的纳米粒子既具有很好的磁性又具有很强的SERS活性。最后，为了使复合粒子易于被表面修饰来赋予更多的功能，我们将复合粒子又包裹了一层二氧化硅壳。