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系統識別號 U0002-2607201808355500
中文論文名稱 金奈米棒表面修飾對銀殼成長的影響
英文論文名稱 Surface modification of gold nanorods and their influence on silver shell growths
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 106
學期 2
出版年 107
研究生中文姓名 黃詩帆
研究生英文姓名 Shih-Fan Huang
學號 605160182
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2018-06-28
論文頁數 75頁
口試委員 指導教授-鄧金培
委員-王伯昌
委員-張培均
中文關鍵字 金銀核殼型奈米粒子  半胱胺酸  表面修飾 
英文關鍵字 AuNR@Ag  L-cysteine  Surface modification 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 改良晶種成長法合成長寬比為5的金奈米棒(50 nm × 10 nm),利用二次成長法將金離子還原於金奈米棒上製備長寬比為5.7的啞鈴形奈米棒(57 nm × 10 nm)。以左旋半胱胺酸(L-cysteine)分別對金奈米棒與啞鈴形奈米棒進行表面修飾,在不同界面活性劑以及不同反應溫度條件下使用化學還原法將銀離子還原於其表面形成金銀核殼型奈米粒子,藉此比較有無表面修飾與不同反應條件下對銀殼成長的效應。陽離子型界面活性劑中,銀殼可一步成長。在陰離子型界面活性劑中,室溫環境下銀殼為多步成長,高溫環境下銀殼則是一步成長。在室溫及高溫條件中分別添加螯合劑與金屬鹽類可輔助銀殼生長,透過競爭反應去改善銀離子的還原速率。表面修飾L-cysteine的金奈米棒有助於提高在陰離子界面活性劑環境下銀殼生長的均勻度;然而,金奈米棒兩端銀殼生長卻會因此被抑制。
英文摘要 Gold Nanorods (AuNRs) with aspect ratio 5 (50 nm × 10 nm) are synthesized with an improved seed-mediated growth method, and gold nanodumbbells (AuDBs) with aspect ratio 5.7 (57 nm × 10 nm) are prepared via the second reduction of gold ions on the AuNRs. Further, the surfaces of AuNRs and AuDBs are modified by L-cysteine, and they are subsequently employed in the synthesis of gold-silver core-shell nanoparticles through the reduction of silver ion onto their surfaces. Effect of surface modification with different reaction conditions such as surfactants and temperatures are studied. In the cationic surfactants, silver shells grow on the surfaces of AuNRs and AuDBs in a one‐step process. For the anionic surfactants system, silver shells grow on AuNRs and AuDBs in a multi‐step processes at room temperature. At high temperature (75 oC), chelating agent and metal salts such as NaCl and NaBr as additives can assist the silver shells grow because the reduction rate of silver ions can be modulated via the competitive reaction. Surface modification of AuNRs and AuDBs is contributed to better monodispersity of the silver shells in anionic surfactants system; however, L-cysteine modified AuNRs and AuDBs would inhibit the silver shell grow on the surfaces at the ends of them.
論文目次 目錄
第一章、緒論 1
1.1 前言 1
1.2 奈米粒子的特殊性質 1
1.2.1 小尺寸效應(Small size effect): 1
1.2.2 表面效應(Surface effect): 2
1.2.3 量子效應(Quantum effect): 2
1.3 金奈米粒子的光學特性 3
1.3.1 表面電漿共振(Surface plasmon resonance, SPR) 3
1.4 奈米粒子的製備方法 5
1.4.1 物理法 5
1.4.2 化學法 6
1.5 金奈米棒的製備 9
1.6 複合型奈米粒子 10
1.7 研究動機與目的 12
第二章、實驗 13
2.1 實驗藥品 13
2.2 實驗儀器 14
2.2.1 雙光束紫外光/可見光分光光譜儀(UV-Vis Spectrometer) 14
2.2.2 微量高速離心機 15
2.2.3穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy, TEM) 15
2.3 金奈米棒的製備 16
2.3.1 合成長寬比為5的金奈米棒(AuNRs870) 16
2.3.2 啞鈴形的金奈米棒(AuDBs870)製備 17
2.3.3 添加L-cysteine對金奈米棒(AuNRs870/AuDBs870)表面修飾 18
2.3.4 金奈米棒(AuNRs870/AuDBs870)的系統轉移 18
2.3.5 金奈米棒(AuNRs870/AuDBs870)在CTAC下的室溫包銀反應製備 21
2.3.6金奈米棒(AuNRs870/AuDBs870)在SDS下的室溫包銀反應製備 22
2.3.7 金奈米棒(AuNRs870/AuDBs870)在CTAB下的高溫包銀反應製備 22
2.3.8金奈米棒(AuNRs870/AuDBs870)在SDS下的高溫包銀反應製備 23
第三章、結果與討論 25
3.1 金奈米棒(AuNRs870)的合成、鑑定與分析 25
3.2 啞鈴形金奈米棒(AuDBs870)的合成、鑑定與分析 32
3.3 銀殼在金奈米棒上成長的合成、鑑定與分析 35
3.3.1 AuNRs870@Ag NB在室溫下的合成、鑑定與分析 35
3.3.2 AuNRs870@Ag NB在高溫下的合成、鑑定與分析 38
3.3.3 AuDBs870@Ag NPB在室溫下的合成、鑑定與分析 41
3.3.4 AuDBs870@Ag NPB在高溫下的合成、鑑定與分析 44
3.4 使用L-cysteine對金奈米棒表面修飾 47
3.5 L-cysteine表面修飾對金奈米棒(CTAB)生長銀殼的影響 48
3.5.1 CTAB環境下L-cysteine對金奈米棒表面修飾的高溫包銀 48
3.6 L-cysteine表面修飾對金奈米棒(SDS)生長銀殼的影響 51
3.6.1 SDS環境下L-cysteine對金奈米棒表面修飾的室溫包銀 51
3.6.2 SDS環境下添加EDTA與NaOH對L-cysteine表面修飾的金奈米棒室溫包銀之影響 53
3.6.3 SDS環境下添加EDTA與NaOH對金奈米棒室溫包銀之影響(無表面修飾之對照) 55
3.6.4 SDS環境下添加EDTA與NaOH對L-cysteine表面修飾的啞鈴形金奈米棒室溫包銀之影響 57
3.6.5 SDS環境下添加EDTA與NaOH對啞鈴形金奈米棒室溫包銀之影響(無表面修飾之對照) 59
第四章、結論 70
第五章、參考資料 72


圖目錄
圖2. 1 AuNRs870合成示意圖 17
圖2. 2 AuDBs870合成示意圖 18
圖2. 3 AuNRs870/AuDBs870以L-cysteine表面修飾示意圖 18
圖2. 4 AuNRs870/AuDBs870 CTAB系統轉移至SDS示意圖 20
圖2. 5 AuNRs870/AuDBs870 CTAB系統轉移至CTAC示意圖 20
圖2. 6 AuNRs870/AuDBs870 @Ag室溫包銀合成示意圖 21
圖2. 7 AuNRs870/AuDBs870 @Ag室溫包銀合成示意圖 22
圖2. 8 AuNRs870/AuDBs870 @Ag高溫包銀合成示意圖 23
圖2. 9 AuNRs870/AuDBs870 @Ag添加NaCl高溫包銀合成示意圖 24
圖2. 10 AuNRs870/AuDBs870 @Ag添加NaBr高溫包銀合成示意圖 24
圖3. 1 改良無晶種法及以多巴胺作為還原劑合成AuNRs870示意圖 26
圖3. 2 AuNRs870之UV-Vis吸收光譜圖 27
圖3. 3 AuNRs870之TEM影像分析圖 27
圖3. 4 面心立方結構示意圖 28
圖3. 5 面心立方結構的(A){100}(B){110}及(C){111}三種晶面示意圖 29
圖3. 6 (A) AuNRs870之HRTEM分析圖 (B) AuNRs870之FFT分析圖 (C) AuNRs870之晶格間距為0.2891 nm 30
圖3. 7 AuNRs870晶面交錯示意圖 31
圖3. 8 AuDBs870之UV-Vis吸收光譜圖 33
圖3. 9 AuDBs870之TEM影像分析圖 33
圖3. 10 (A) AuDBs870之HRTEM分析圖 (B) AuDBs870之FFT分析圖 (C) AuDBs870之晶格間距為0.2359 nm 34
圖3. 11 室溫AuNRs870@Ag NBs之UV-Vis吸收光譜圖 36
圖3. 12 室溫AuNRs870@Ag NBs之TEM影像分析圖 36
圖3. 13 (A) 室溫 AuNRs870@Ag NBs之HRTEM分析圖 (B) 室溫 AuNRs870@Ag NBs之FFT分析圖 (C) 室溫AuNRs870@Ag NBs之晶格間距為0.2027 nm 37
圖3. 14 高溫AuNRs870@Ag NBs之UV-Vis吸收光譜圖 38
圖3. 15 高溫AuNRs870@Ag NBs之TEM影像分析圖 39
圖3. 16 (A) 高溫AuNRs870@Ag NBs之HRTEM分析圖 (B) 高溫AuNRs870@Ag NBs之FFT分析圖 (C) 高溫AuNRs870@Ag NBs之晶格間距為0.207 nm 40
圖3. 17 室溫AuDBs870@Ag NPB之UV-Vis吸收光譜圖 41
圖3. 18 室溫AuDBs870@Ag NPBs之TEM影像分析圖 42
圖3. 19 (A) 室溫AuDBs870@Ag NPBs之HRTEM分析圖 (B) 室溫AuDBs870@Ag NPBs之FFT分析圖 (C) 室溫AuDBs870@Ag NPBs之晶格間距為0.203 nm 43
圖3. 20 高溫AuDBs870@Ag NPB之UV-Vis吸收光譜圖 44
圖3. 21 高溫AuDBs870@Ag NPBs之TEM影像分析圖 45
圖3. 22 (A) 高溫AuDBs870@Ag NPBs之HRTEM分析圖 (B) 高溫AuDBs870@Ag NPBs之FFT分析圖 (C) 高溫AuDBs870@Ag NPBs之晶格間距為0.2028 nm 46
圖3. 23 L-cysteine對金奈米棒在CTAB環境下做表面修飾示意圖 47
圖3. 24 兩段式銀殼生長在CTAB環境下已修飾的金奈米棒上成長之UV-Vis吸收光譜圖 48
圖3. 25 兩段式銀殼生長在CTAB環境下已修飾的金奈米棒上成長之TEM影像圖 49
圖3. 26 SDS環境下對表面修飾的金奈米棒室溫包銀之UV-Vis吸收光譜圖 52
圖3. 27 SDS環境下對表面修飾的金奈米棒室溫包銀之TEM影像圖 53
圖3. 28 SDS環境下添加EDTA與NaOH對表面修飾的金奈米棒室溫包銀之UV-Vis吸收光譜圖 54
圖3. 29 SDS環境下添加EDTA與NaOH對表面修飾的金奈米棒室溫包銀之TEM影像圖 55
圖3. 30 SDS環境下添加EDTA與NaOH對無修飾金奈米棒室溫包銀之影響對照UV-Vis吸收光譜圖 56
圖3. 31 SDS環境下添加EDTA與NaOH對無修飾金奈米棒室溫包銀之影響對照TEM影像圖 57
圖3. 32 SDS環境下添加EDTA與NaOH對L-cysteine表面修飾的啞鈴形金奈米棒室溫包銀之UV-Vis吸收光譜圖 58
圖3. 33 SDS環境下添加EDTA與NaOH對L-cysteine表面修飾的啞鈴形金奈米棒室溫包銀之TEM影像圖 59
圖3. 34 SDS環境下添加EDTA與NaOH對無修飾啞鈴形金奈米棒室溫包銀之影響對照UV-Vis吸收光譜圖 60
圖3. 35 SDS環境下添加EDTA與NaOH對無修飾啞鈴形金奈米棒室溫包銀之影響對照TEM影像圖 61
圖3. 36 SDS環境下添加NaBr對啞鈴形金奈米棒高溫包銀之UV-Vis吸收光譜圖 63
圖3. 37 SDS環境下添加NaBr對啞鈴形金奈米棒高溫包銀之TEM影像圖 64
圖3. 38 SDS環境下使用改良版方法添加NaBr對啞鈴形金奈米棒高溫包銀之UV-Vis吸收光譜圖。 66
圖3. 39 SDS環境下使用改良版方法添加NaBr對啞鈴形金奈米棒高溫包銀之TEM影像圖 67
圖3. 40 SDS環境下使用改良版方法添加NaCl對啞鈴形金奈米棒高溫包銀之UV-Vis吸收光譜圖 68
圖3. 41 SDS環境下使用改良版方法添加NaCl對啞鈴形金奈米棒高溫包銀之TEM影像圖 69
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