贵金属微纳米结构在聚合物刷表面的可控生长

摘要

贵金属纳米材料因具有独特的催化、光学、电磁等物理化学性质，被广泛用于催化、化学检测、传感等领域。也因此，可控制备尺寸均一、具有一定形貌、稳定分散的贵金属纳米粒子一直是贵金属纳米材料制备领域的热点，也是难点。本论文中，我们以氧化石墨烯（GO）接枝聚合物刷为模板，通过吸附贵金属前驱体，一步法原位还原可控制备了具有一定形貌、尺寸均一、稳定分散且分布均匀的贵金属纳米结构。并研究了不同还原性还原剂及带不同电性官能团聚合物刷在调控贵金属纳米结构生长中的作用；同时，成功制备了GO-聚合物（刷）/（特殊形貌）贵金属纳米粒子功能性复合材料，并对其在催化和SERS增强方面的应用进行了探究。具体内容如下： （1）以GO接枝显正电的聚（4-乙烯基吡啶）（P4VP）刷为模板，利用聚电解质P4VP与AuCl4-间的静电作用，吸附一定量的AuCl4-离子，然后以还原性极弱的吡咯单体为还原剂，通过营造不同的还原氛围，一步法原位还原，在GO-P4VP表面分别制备了大小均一的花状Au纳米结构和管状Au-PPy复合结构材料。并分别对所制备的GO-P4VP/Au-PPy复合材料进行了SERS增强及催化还原4-硝基苯酚的探究。 （2）以GO接枝P4VP分子刷为基底，分别吸附不同贵金属前驱体离子（AuCl4-、Ag+），选用弱还原性及强还原性还原剂，对比研究了P4VP刷对Au、Ag不同贵金属及在不同还原性还原剂条件下对贵金属纳米结构的调控。一步法原位还原调控获得了稳定、均匀分散且具有不同形貌的Au、Ag微纳米结构。其中利用抗坏血酸（AA）还原制备的“荷包蛋”Au纳米结构，在以4-ATP为探针分子的SERS中展现了良好的增强效果。 （3）以GO接枝显负电的聚丙烯酸（PAA）分子刷为模板，通过静电作用吸附不同的Ag前驱体（Ag+、[Ag(NH3)2]+），随后以弱还原剂AA和强还原剂NaBH4分别还原不同的Ag前驱体，一步法原位还原在GO-PAA表面分别制备了高密度、分散均匀由Ag纳米片组装形成的3D多级花状Ag结构和无规则的Ag纳米粒子。研究了强弱不同还原剂对Ag纳米结构的影响，并以4-ATP为探针分子对所制备的GO-PAA/3D多级花状Ag纳米结构复合材料进行了SERS性能检测。

目录

声明

引言

1绪论

1.1贵金属微纳米结构材料

1.2小分子调控贵金属微纳米结构的制备

1.3聚合物调控贵金属微纳米结构的制备

1.4聚合物刷调控贵金属微纳米结构的制备

1.4.1聚合物刷简介

1.4.2聚合物刷对贵金属纳米结构的调控

1.4.3氧化石墨烯接枝聚合物刷对贵金属纳米结构的调控与应用

1.5本论文的选题依据和研究内容

2实验仪器及试剂

2.1实验仪器设备

2.2主要试剂

3弱还原剂条件下P4VP分子刷调控制备Au-PPy微纳米结构

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1氧化石墨烯（GO）的制备

3.2.2硅片氨基化及压印转移GO膜

3.2.3在GO上制备聚（4-乙烯基吡啶）（P4VP）刷

3.2.4 P4VP刷调控Au-PPy复合纳米结构的制备

3.2.5 GO-P4VP/纳米管状Au-PPy复合材料催化4-硝基苯酚（4-NP）的还原

3.2.6表面增强拉曼散射（SERS）样品的制备

3.2.7表征

3.3结果与讨论

（1）GO接枝P4VP分子刷及调控Au-PPy微纳米结构的制备

（2）GO-P4VP/Au-PPy复合材料的催化及SERS应用

3.4本章小结

4不同还原剂条件下P4VP刷对Au、Ag微纳米结构的调控制备

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1 GO表面接枝P4VP分子刷的制备

4.2.2 P4VP分子刷调控不同形貌Au、Ag微纳米结构的制备

4.2.3表面增强拉曼散射（SERS）样品的制备

4.2.4表征

4.3结果与讨论

（1）GO接枝P4VP分子刷调控Au微纳米结构的制备

（2）GO接枝P4VP分子刷调控Ag微纳米结构的制备

4.4本章小结

5显负电性PAA分子刷对Ag微纳米结构的调控制备

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1氧化石墨烯（GO）的制备及在硅片上压印GO膜

5.2.2在GO上制备聚丙烯酸（PAA）分子刷

5.2.3 PAA分子刷调控Ag微纳米结构的制备

5.2.4表面增强拉曼散射（SERS）样品的制备

5.2.5表征

5.3结果与讨论

（1）以AgNO3为Ag前驱体，GO接枝 PAA分子刷调控Ag微纳米结构的制备

（2）以[Ag(NH3)2]+为Ag前驱体，GO接枝 PAA分子刷调控Ag微纳米结构的制备

（3）所制备的不同Ag微纳米结构的SERS应用

5.4本章小结

6结论

参考文献

在学研究成果

致谢