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系統識別號 U0002-1008200912495400
中文論文名稱 金奈米棒在界面活性劑溶液中形態的調控
英文論文名稱 The Morphology Control of Gold Nanorods in Surfactant Solutions
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemistry
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 王昭軒
研究生英文姓名 Chao-Hsien Wang
學號 696160513
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-23
論文頁數 69頁
口試委員 指導教授-鄧金培
委員-吳俊弘
委員-李之釗
中文關鍵字 金奈米棒 
英文關鍵字 gold nanorods  CTAB  SDS 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 此份論文主要研究在不同離子界面活性劑中,金奈米棒形態的調控。首先,金奈米棒在界面活性劑溴化十六烷基三甲基銨(CTAB)中,以化學還原法合成。金奈米棒的形狀及長寬比用氧化及還原反應作進一步的調整。利用四氯金酸氧化及維生素C 還原後,金奈米棒的形態轉為啞鈴形。特別的是,金奈米棒的表面電漿共振吸收位移藉由氧化劑及還原劑加入順序的不同而有相反的變化。同時,這些改變也會因界面活性劑所帶電荷不同,如CTAB 及十二烷基硫酸鈉(SDS),而有著相對的變化。另一方面,其它不同的還原劑,如檸檬酸鈉及硼氫化鈉及有機添加物如芘,可用來檢視離子型界面活性劑在金奈米棒中對於形態改變的影響。由實驗結果推測,高均勻度的啞鈴形金奈米棒是由四氯金酸及CTAB 兩者吸附上的複合物所造成的。
英文摘要 The purpose of this essay is to discuss the morphology control of the gold nanorods in ionic surfactant solutions. At first, gold nanorods were prepared by chemical reduction in the aqueous micellar solution of hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB). Their shapes and aspect ratios could be further tuned by the subsequent oxidation and reduction. For both HAuCl4 and ascorbic acid reactants, the resulting gold nanorods exhibit the shape of the dumbbells. In particular, the shift of the surface plasmon resonance band of gold nanorod dumbbells in UV-VIS spectra could be inversed by the addition of the reactants in reversed order. At the same time, those changes also strongly depend on both the charge of the surfactant used in the reaction such as CTAB and sodium dodecyl sulfate (SDS). On the other hand, other reductants (NaBH4 and sodium citrate) and organic additives (pyrene) were employed to examine their influences on the dispersity of the resulting gold nanorods. According to the experimental results, it is suggested that the high dispersity of the gold nanorod dumbbells could be obtained by the gold complex binding to the surface charge of the surfactant such as the AuCl4- and CTAB system.
論文目次 目錄
第一章、緒論 ………………………………………………………………..1
1-1 金奈米粒子之介紹 …………………………………………………2
1-2 金奈米棒的置備方法 ………………………………………………4
1-2-1 電化學方式 …………………………………………………4
1-2-2 晶種成長法 …………………………………………………6
1-2-3 光化學合成法 ……………………………………………….9
1-2-4 模板方法 ……………………………………………………10
1-3金奈米棒的光學特性 ……………………………………………...12
1-3-1 區域表面電漿共振 ………………………………………12
1-3-2 表面增強拉曼光譜 ………………………………………..15
1-4 金奈米棒構形的變化 …………………………………………….16
1-5金奈米棒的應用 ……………………………………………………17
1-6 研究目的 ………………………………………………………….19
第二章、實驗部份 ………………………………………………………….20
2-1 試劑 ...................................................................................................20
2-2 儀器 ...................................................................................................21
2-3 金奈米棒合成及氧化還原步驟 …………………………………..22
2-3-1合成晶種 ……………………………………………………22
2-3-2製作金奈米棒 ………………………………………………22
2-3-3金奈米棒在離子型界面活性劑溶液的系統轉移 …………24
2-3-4 金奈米棒在CTAB溶液的氧化還原作用 ………………...25
2-3-5 金奈米棒在SDS溶液的氧化還原作用 …………………..25
2-3-6 金奈米棒與不同還原劑進行氧化還原作用 ……………...26
2-3-7 金奈米棒在CTAB/SDS混合溶液的氧化還原作用 ……...27
2-3-8 金奈米棒在有機添加劑/界面活性劑的氧化還原作用 …...28
第三章、結果與討論 ………………………………………………………30
3-1 金奈米棒的合成與鑑定 …………………………………………..30
3-2 金奈米棒在陰陽離子型界面活性劑轉換 ……………………….35
3-3 金奈米棒在CTAB與SDS溶液中的氧化還原作用 ......................37
3-4 金奈米棒在CTAB/SDS混合溶液的氧化還原作用 .......................56
3-5金奈米棒在有機添加劑/界面活性劑的氧化還原作用 ...................59
第四章、結論 ……………………………………………………………….66
第伍章、參考資料 ………………………………………………………….67

表目錄
Table 3-1 金奈米棒尺寸、產率及反應物起始濃度。 ....................................34

圖目錄
Figure 1-1 (a)化學合成金奈米棒的設備示意圖8。VA: 電源供應器,G: 玻璃
電化學反應槽,T: 鐵氟龍隔板,U: 超音波槽,A: 陽極,C:陰
極,(b)電化學方法所製作出不同長寬比的金奈米棒,2.7(上圖),
6.1(下圖)。 ........................................................................................5
Figure 1-2 在硝酸銀的存在下以不同量的晶種合成金奈米棒的(A) TEM及
(B) UV圖譜,長軸吸收隨著加入晶種的量增加而往紅位移的方
向移動。 .........................................................................................8
Figure 1-3 長寬比與吸收峰之關系圖。 ............................................................9
Figure 1-4 (a)(b)氧化鋁薄膜的掃描式電子顯微鏡圖譜。(c)金奈米棒在模板
法生成連續示意圖。(d)使用模板法所製成的金奈米棒的穿透式電
子顯微鏡圖。 ..................................................................................11
Figure 1-5 金奈米粒子的光學特性隨著形狀的變化而有極大的改變。照片顯
示出水溶液中約4nm的球狀奈米金(管0)以及長寬比逐漸變大的金奈米棒(管1-5)。管1-5的光學圖譜及相對應的穿透式顯微鏡圖片也在其上,TEM照片的比例尺為100nm。 ..................14
Figure 1-6 利用加入維生素C(AA)及加熱改變金奈米棒形狀的機制。 ....16
Figure 1-7 金奈米棒利用聚乙二醇及賀癌平進行表面改質的示意圖,此粒子
賀癌平利用 Nanothink Acid與金奈米棒共價結合,而聚乙二醇-硫醇則是利用硫醇鍵與金奈米棒結合。 ....................................18
Figure 2-1 金奈米棒的製作及在不同離子界面活性劑轉移的簡易流程圖。
……………………………………………………………………24
Figure 3-1 (A)GNRs-1、(B)GNRs-2、(C) GNRs-3在0.1 M CTAB(-)、5 mM
CTAB (---)、20 mM SDS(…)溶液的光譜圖。GNRs-1(-)、GNRs-2
(---)、GNRs-3(…)在(D) 0.1 M CTAB (E) 5 mM CTAB (F) 20 mM
SDS溶液的光譜圖。 .....................................................................32
Figure 3-2 (A) GNRs-1、(B) GNRs-2、(C) GNRs-3的穿透式電子顯微鏡照片。
......................................................................................................33
Figure 3-3 (A) GNRs-1、(B) GNRs-2、(C) GNRs-3轉移至20 mM SDS溶液
後的穿透式電子顯微鏡照片。 .....................................................36
Figure 3-4 GNRs-1(…),HA-AA GNRs-1(---),AA-HA GNRs-1(-)的吸收光
譜圖。 ..............................................................................................37
Figure 3-5 (A) GNRs-1 (B) HA-AA GNRs-1及(C) AA-HA GNRs-1的電子顯
微鏡照片。 ……………………………………………………….38
Figure 3-6 (A) GNRs-2 (…)、HA-AA GNRs-2(---)、AA-HA GNRs-2(-)及(B)
GNRs-3 (…)、HA-AA GNRs-3(---)、AA-HA GNRs-3(-)的吸收光
譜圖。 ..............................................................................................39
Figure 3-7 (A) GNRs-2 (B) HA-AA GNRs-2及(C) AA-HA GNRs-2的電子顯
微鏡照片。 ………………………………………………………40
Figure 3-8 (A) GNRs-3 (B) HA-AA GNRs-3及 (C) AA-HA GNRs-3的電子顯
微鏡照片。 ………………………………………………………40
Figure 3-9在陽離子型界面活性劑CTAB溶液,金奈米棒在HA-AA GNRs
及AA-HA GNRs兩組條件下,形變的示意圖。 ........................41
Figure 3-10金奈米棒、CTAB以及四氯金酸作用機制圖。 ........................41
Figure 3-11金奈米棒在(A) HA-AA GNRs及(B) AA-HA GNRs 下的改形機
制圖。 ...........................................................................................43
Figure 3-12 GNRs-1(…)、HA-AA GNRs-1(---)及AA-HA GNRs-1(-)的吸收
光譜圖。 ........................................................................................44
Figure 3-13 (A) GNRs-1、(B) HA-AA GNRs-1及(C) AA-HA GNRs-1的電子
顯微鏡照片。 …………………………………………………..45
Figure 3-14 (A) GNRs-2 (…)、HA-AA GNRs-2(---)、AA-HA GNRs-2(-)及(B)
GNRs-3 (…)、HA-AA GNRs-3(---)、AA-HA GNRs-3(-)的吸收
光譜圖。 ........................................................................................46
Figure 3-15 (A) GNRs-2 (B) HA-AA GNRs-2及(C) AA-HA GNRs-2的電子顯
微鏡照片。 ..................................................................................46
Figure 3-16 (A) GNRs-3 (B) HA-AA GNRs-3及(C) AA-HA GNRs-3的電子顯
微鏡照片。 ..................................................................................47
Figure 3-17 在陰離子型界面活性劑SDS下,金奈米棒在HA-AA GNRs及AA-HA GNRs兩組條件下形變的示意圖。 .............................47
Figure 3-18 在SDS溶液下,金奈米棒在(A) HA-AA GNRs及(B) AA-HA
GNRs 下的改形機制圖。 ........................................................49
Figure 3-19 GNRs-3(…)、HA-NBH GNRs-3(---)、NBH-HA GNRs-3(-)在(A)
CTAB (B) SDS溶液中的吸收光譜圖。 .....................................51
Figure 3-20在20 mM SDS溶液中(A) HA-NBH GNRs-3 (B) NBH-HA
GNRs-3的電子顯微鏡照片。 ..................................................51
Figure 3-21在20 mM SDS溶液中(A) HA-NBH GNRs-3 (B) NBH-HA
GNRs-3的電子顯微鏡照片。 ....................................................52
Figure 3-22 (A)GNRs-3(…)、HA-SC GNRs-3(-.-)及多次添加HA-SC-2
GNRs-3(---)、HA-SC-3 GNRs-3(-)。(B) GNRs-3(…)、SC-HA GNRs-3(-.-)及多次添加SC-HA-2 GNRs-3(---)、SC-HA-3 GNRs-3(-)的吸收光譜圖。 .....................................................53
Figure 3-23 (A)HA-SC GNRs-3、(B) HA-SC-3 GNRs-3、(C)SC-HA GNRs-3、
(D) SC-HA-3 GNRs-3。 ..............................................................54
Figure 3-24在20 mM SDS中金奈米棒使用檸檬酸鈉作為還原劑改形示意
圖。 .............................................................................................55
Figure 3-25在CTAB/SDS溶液中GNRs-1(…)形態改變。(A) 吸收光譜及(B) HA-AA GNRs-1(---)、(C) AA-HA GNRs-1(-)電子顯微鏡照片。
………………………………………………………………….56
Figure 3-26在SDS/CTAB溶液中GNRs-1(…)形態改變。(A) 吸收光譜及(B)
HA-AA GNRs-1(---) 、(C)AA-HA GNRs-1(-)TEM照片。 ...58
Figure 3-27 在CTAB-PY溶液中GNRs-1(…)形態改變。(A) 吸收光譜及(B)
HA-AA GNRs-1(---)、(C) AA-HA GNRs-1(-)電子顯微鏡照片。
………………………………………………………………..57
Figure 3-28 (A) HA-AA GNRs (B) AA-HA GNRs的改形示意圖。 ............61
Figure 3-29 在SDS-PY溶液中金奈米棒GNRs-1(…)形態改變。(A) 吸收光
譜及(B) HA-AA GNRs-1(---)、(C) AA-HA GNRs-1(-) 電子顯微鏡照片。 ……………………………………………………62
Figure 3-30 (A) HA-AA GNRs (B) AA-HA GNRs的改形示意圖。 ............64
Figure 3-31 在(A) CTAB-PY (B) SDS-PY中,部分金奈米棒被pyrene包覆的示意圖。 .................................................................................65
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