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系統識別號 U0002-2407201211291400
中文論文名稱 金奈米棒表面銀殼成長機制的探討
英文論文名稱 Mechanistic Study of Silver Shell Growth on Gold Nanorods
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 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 陳志維
研究生英文姓名 Chih-Wei Chen
學號 699160510
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-07-09
論文頁數 78頁
口試委員 指導教授-鄧金培
委員-李之釗
委員-吳俊弘
中文關鍵字 金銀核殼型奈米棒  啞鈴形金銀核殼型奈米棒  溴化十六烷基三甲基銨  氯化十六烷基三甲基銨  十二烷基硫酸鈉 
英文關鍵字 Au@AgNRs  Au@AgDBs  CTAB  CTAC  SDS 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 探討在不同離子型界面活性劑中的金奈米棒和啞鈴形金奈米棒銀殼的成長機制,在溴化十六烷基三甲基銨(CTAB)中,利用晶種介質成長法合成金奈米棒,在相同時間,在金奈米棒加入不同莫耳數的四氯金酸和左旋維生素C獲得不同長寬比的啞鈴形金奈米棒,在離子型界面活性劑包含陽離子CTAB、氯化十六烷基三甲基銨(CTAC)和陰離子十二烷基硫酸鈉(SDS),把金奈米棒和啞鈴形金奈米棒當作模板,合成金銀核殼形奈米棒,金銀核殼形奈米棒的反應過程中,表面電漿共振吸收峰產生藍位移。室溫下,在SDS或CTAB溶液合成金銀核殼形奈米棒形狀像船形,但是在SDS溶液反應速率比CTAB溶液快;另一方面,高溫下,在CTAC或CTAB溶液合成金銀核殼形奈米棒形狀像長方形,並且在CTAC的反應速率快。另外,高溫下CTAC和CTAB溶液中的啞鈴形金銀奈米棒形狀為長方形和雙三角錐。在高溫中的啞鈴形金奈米棒,從UV-Vis發現表面電漿共振吸收峰產生藍位移,得到較小長寬比的金奈米棒。
英文摘要 Mechanism of the growth of silver shells on both the gold nanorods (NRs) and dumbbells (DBs) is studied in ionic surfactant solutions. Gold nanorods were prepared by seed-mediated growth method in the aqueous solution of hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB). At the same time, gold dumbbells with different aspect ratios were obtained by the reaction of gold nanorods with HAuCl4 and ascorbic acid. Gold NRs and DBs were then used as the templates to synthesize gold-silver core-shell nanorods (Au@AgNRs) in the ionic surfactant solutions, including cationic CTAB, hexadecyltrimethyl ammonium chloride (CTAC) and anionic sodium dodecyl sulfate (SDS). The surface plasmon resonance band of Au@AgNRs in UV-Vis spectra was blue-shift during the reaction process. Au@AgNRs synthesized in SDS or CTAB solutions have boat shapes at room temperature. But, the reaction rate in the former is faster than in the latter. On the other hand, Au@AgNRs synthesized in CTAC or CTAB solutions have rectangular shape at the higher temperature. And the former has the higher reaction rate. Further, Au@AgDBs synthesized in CTAC or CTAB solutions have rectangular shape and triangular bipyramid at the higher temperature. Furthermore, gold dumbbells are changed to gold nanorods with a lower aspect ratio at high temperature. Blue-shifts of longitudinal plasmon peak correspond to a decrease of the aspect ratio.
論文目次 目錄
第一章 緒論 ………………………………………………………… 1
1.1 金奈米棒的製備方法 ………………………………………… 2
1.2 金奈米棒的型態變化 ………………………………………… 5
1.3 金銀核殼型奈米粒子合成與形狀 …………………………… 6
1.4 核殼型奈米粒子的應用 ……………………………………… 10
1.5 研究目的 ……………………………………………………… 13
第二章 實驗 …………………………………………………………… 14
2.1 藥品 …………………………………………………………… 14
2.2 儀器 …………………………………………………………… 15
2.3 金奈米棒的合成 ……………………………………………… 15
2.4 金奈米棒的氧化還原作用 …………………………………… 17
2.5 不同的界面活性劑合成金銀核殼型奈米棒…………………… 18
2.6 不同的界面活性劑合成啞鈴形金銀核殼型奈米棒 ………… 23
2.7 啞鈴形金奈米棒加熱與其銀殼的生成 ………………………25
第三章 結果與討論 …………………………………………………… 28
3.1 金奈米棒和啞鈴形金奈米棒的合成與鑑定 ………………… 28
3.2 金銀核殼形奈米棒的合成與鑑定 …………………………… 30
3.3 啞鈴型金銀核殼形奈米棒的合成與鑑定 …………………… 46
3.4 啞鈴形金奈米棒的熱穩定性與其反應性的鑑定 …………… 63
3.5 金銀核殼型奈米棒和啞鈴形金銀核殼型奈米棒的反應機構 …68
第四章 結論 …………………………………………………………… 74
第五章 參考資料 ……………………………………………………… 76
圖目錄
圖2.1 製備金奈米棒的簡易流程圖。 ………………………16
圖2.2 不同離子型界面活性劑的系統轉移簡易流程圖。 ……17
圖2.3 金奈米棒的氧化還原簡易流程圖。 ……………………18
圖2.4 CTAB的金銀核殼奈米棒簡易流程圖。 ………………19
圖2.5 75℃中CTAB與CTAC的金銀核殼奈米棒簡易流程圖。 ....20
圖2.6 SDS的金銀核殼奈米棒簡易流程。 ………………………23
圖2.7 75℃中CTAB與CTAC的金銀核殼奈米粒子簡易流程圖。 25
圖2.8 CTAC的金銀核殼奈米粒子簡易流程圖。 ………………25
圖2.9 CTAC的啞鈴形金奈米粒子加熱在形成銀殼簡易流程圖。 26
圖2.10 金奈米棒在CTAB與CTAC反應簡單流程圖。 ……………26
圖2.11 金奈米棒在SDS反應簡單流程圖。 ………………………27
圖2.12 AuDBs-1的反應簡單流程圖。 ………………………………27
圖2.13 AuDBs-2和AuDBs-3的反應簡單流程圖。 ………………27
圖2.14 AuDBs-4的反應簡單流程圖。 …………………………27
圖3.1 AuNRs在CTAB的吸收光譜圖。 ………………………28
圖3.2 AuNRs在CTAB的TEM圖。 ………………………28
圖3.3 (a)、(b)AuDBs-1,(c)、(d)AuDBs-2,(e)、(f)AuDBs-3,(g)、
(h) AuDBs-4的吸收光譜和TEM圖。 ……………………30
圖3.4 (a)、(b)5mM (c)、(d) 20mM (e)、(f) 80mM CTAB的Au@AgNRs
吸收光譜圖和TEM圖(RT)。 ……………………………32
圖3.5 (a)、(b)5mM (c)、(d) 20mM (e)、(f) 80mM CTAB含有EDTA
的Au@AgNRs的吸收光譜圖和TEM圖(RT)。 …………33
圖3.6 在75℃的10mM CTAB AuNRs加入不同莫耳數硝酸銀(10-6–
5×10-6)的吸收光譜圖。 ………………………34
圖3.7 (a) 10-6、(b) 3×10-6、(c) 5×10-6 mol AgNO3形成Au@AgNRs
(75℃,10mM CTAB)。 ………………………35
圖3.8 Au@AgNRs的(a)吸收光譜和(b) TEM圖(75℃,20ml 10mM
CTAB)。 …………………………………………36
圖3.9 (a)、(b) 10-6 (c)、(d) 1.8×10-6 mol AgNO3形成Au@AgNRs的
吸收光譜和TEM圖(75℃、10mM CTAC)。 ………………37
圖3.10 (a)、(b) 10-6 (c)、(d) 1.8×10-6 mol AgNO3形成Au@AgNRs的
吸收光譜和TEM圖(75℃、40mM CTAC)。 ……………38
圖3.11 (a)TEM(b)、(c) EDX的Linescan分析在長方形(長方體)的兩
面,訊號金(紅線)和銀(藍線)。 ………………………38
圖3.12 (a)、(b)2mM(c)、(d)5mM(e)、(f)20mM SDS Au@AgNRs的吸
收光譜圖和TEM圖( Ag+ mol: 5×10-7,AA mol:4.3×10-7)。 40
圖3.13 (a)、(b)2mM(c)、(d)5mM(e)、(f)20mM SDS含有EDTA 的
Au@AgNRs吸收光譜圖和TEM圖(EDTA mol:10-7,Ag+ mol: 5×10-7,
AA mol:4.3×10-7)。 ……………………………41
圖3.14 (a)、(b)未含EDTA (c)、(d)EDTA的5mM SDS Au@AgNRs
的吸收光譜和TEM圖(EDTA、AgNO3和AA皆為10-6mol)。.42
圖3.15 (a)吸收光譜 (b)TEM圖在含有EDTA和NaOH的5mM SDS
Au@AgNRs(EDTA和NaOH皆為10-6mol)。 ……43
圖3.16 (a)、(b) CTAB (c)、(d) NaBr (e)、(f) NaCl形成5mM SDS
Au@AgNRs的吸收光譜和TEM圖(CTAB、NaBr、NaCl皆為5×10-7)。 …44
圖3.17 (a)吸收光譜 (b)TEM圖 在含有NaBr的5mM SDS Au@Ag
NRs (NaBr、 AgNO3、AA皆為10-6mol)。 ………………45
圖3.18 (a)、(b) NaBr (c)、(d) NaOH NaBr 含有EDTA的5mM SDS
Au@AgNRs吸收光譜和TEM圖(NaBr、EDTA、NaOH皆為10-6 mol)。 …… 46
圖3.19 不同莫耳數(2×10-7到5×10-6)的硝酸銀在CTAB形成Au@Ag
DBs的吸收光譜。 ………………….…………..….……… 47
圖3.20 加入不同mol AgNO3(a) 2×10-7、(b) 5×10-7、(c) 10-6、(d) 3×
10-6、(e) 5×10-6在CTAB形成Au@AgDBs的TEM圖(75℃)。 …………48
圖3.21 (a)吸收光譜(b)TEM圖在10mM CTAB形成的Au@AgDBs-4
(75℃)。 …………………………………………………49
圖3.22 加入不同莫耳數的AgNO3(1.8 ×10-6 -2.5 ×10-6 ) (a) Au@Ag
DBs-1、(b)Au@AgDBs-2、(c)Au@AgDBs-3的吸收光譜圖。 ………50
圖3.23 (a-c) Au@AgDBs-1(d-f) Au@AgDBs-2 (g-i) Au@AgDBs-3的
TEM圖在不同莫耳數的AgNO3 (a、d、g) 1.8 (b、e、h) 2 (c、f、i)
2.5 ×10-6 mol。 …………………………… 51
圖3.24 (a)不同濃度的CTAC形成Au@AgDBs-1的吸收光譜圖,
(b)10mM、(c)40mM CTAC Au@AgDBs-1的TEM圖(75℃)。 ……………52
圖3.25 (a)放置不同天的AuDBs-1形成Au@AgDBs-1的吸收光譜(b)
0 (c) 2 (d) 4 (e) 6 (f)8天AuDBs-1形成的Au@AgDBs-1的
TEM圖。 ……………………………………………… 53
圖3.26 EDX的Linescan分析在(a)三角形 (b)長方形的Au@Ag
DBs-1,訊號金(藍線)和銀(紅線)。 …………………………54
圖3.27 (a)、(b)CTAC (c)、(d)CTAB:CTAC=1:1,(e)、(f) CTAB:ATAC
=1:4的Au@AgDBS-1的吸收光譜和TEM圖(75℃,5ml)。 …56
圖3.28 (a)、(b)CTAC (c)、(d)CTAB:CTAC=1:1,(e)、(f) CTAB:ATAC
=1:4的Au@AgDBs-2的吸收光譜和TEM圖(75℃,5ml)。 …57
圖3.29 (a)、(b)CTAC (c)、(d)CTAB:CTAC=1:1,(e)、(f)CTAB:ATAC
=1:4的Au@AgDB-3的吸收光譜和TEM圖(75℃,5ml)。 …58
圖3.30 (a)、(b)CTAC (c)、(d)CTAB:CTAC=1:1 (e)、(f)CTAB:ATAC
=1:4的Au@AgDBs-4的吸收光譜和TEM圖(75℃,5ml)。 …58
圖3.31 (a)、(b) Au@AgDBs-1 (c)、(d) Au@AgDBs-2 (e)、(f) Au@Ag
DBs-3在20 ml CTAC的吸收光譜和TEM圖。 ……………60
圖3.32 (a)、(b) Au@AgDBs-1 (c)、(d) Au@AgDBs-2在20 ml混合液
(CTAB:CTAC = 1:4)的吸收光譜和TEM圖。 …………60
圖3.33 (a)Au@AgDBs-1 (b)Au@AgDBs-4的吸收光譜圖(RT,10mM
CTAB)。 ……………………………………………………61
圖3.34 (a)、(b)Au@AgDBs-1 (c)、(d) Au@AgDBs-4的吸收光譜和
TEM圖(RT,10mM CTAC)。 ………………………………62
圖3.35 圖3.35 (a) CTAB (b) CTAC形成Au@AgDBs-1的吸收光譜圖
(RT、pH=6.1、10mM)。 ……………………………………63
圖3.36 加熱的AuDBs-1 (a)吸收光譜圖和(b) TEM圖。 ……… 64
圖3.37 加熱兩小時後的AuDBs-1加入(a)、(b) 10-6,(c)、(d) 1.8×10-6
mol AgNO3形成的Au@AgDBs-1的吸收光譜和TEM(75℃)。…………65
圖3.38 在高溫中的AuDBs-1 (a)吸收光譜 (b)AuDBs形變圖(c) Au
DBs-1氧化還原後和(d) AuDBs-1氧化還原後放入高溫的吸
收光譜圖。 ……………………………………66
圖3.39 AuDBs-5 (a)吸收光譜和(b)TEM圖。 ……………………67
圖3.40 (a)、(b) 10-6 (c)、(d)3× 10-6mol的AgNO3所形成的Au@ Ag
DBs-5的吸收光譜和TEM圖(75℃)。 ……...………....…67
圖3.41 (a)高溫中CTAB與CTAC Au@AgNRs (b)室溫中SDS Au@Ag
NRs (c)室溫中CTAB Au@AgNRs的反應機制圖。 ………69
圖3.42 啞鈴形金銀核殼型奈米棒的反應機圖。 …………70
圖3.43 銀離子經由Ethylne glycol還原成銀團簇,形成單晶和孿晶,
形成立方體和雙三角錐。 …………………………………71
圖3.44 (a)在CTAC Au@AgNRs(...)與Au@AgDBs-1(-) (b) CTAB(...)
與CTAC(-)形成Au@AgDBs-1 (c)在CTAC Au@AgDBs-1(-)
與Au@AgDBs-4(...)的吸收光譜(75℃,10 mM)。 ………72
表目錄
表3.1 文獻上所提供長方體的Au@AgNRs、立方體的Ag nanocube
與雙三角錐的Ag bipyramids的波鋒位置。……………………73
表3.2 我們的Au@AgNRs和Au@AgDBs形狀與波鋒的對照表。 …73
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