基于Au@Ag复合纳米材料的表面增强拉曼光谱研究文献综述-论文综述网

文献综述

自从表面增强拉曼光谱（SERS）出现以来，就以其高度的选择性和灵敏度而备受众多科学家的关注，但是SERS基底的重现性以及普适性还存在一定的缺陷，很大程度上实验仪器的干净度以及实验的不确定性很强，故而这也在一定条件上限制了SERS在各种领域的应用，现今科学家们已经研究出了多种方法来提高SERS的活性，来增加其敏感度，并且使其拥有一些特殊的性质以此来拓展它的应用。基于前人的研究基础之上，我打算选择金纳米棒长径比最为合适的，同时SERS活性最为强烈的金纳米棒，然后在金纳米棒的表面均匀覆盖一层银来增强它的SERS活性，根据改变所包裹的Ag的不同厚度，会使金纳米棒的SERS活性有所不同，以此来探寻最佳的Au、Ag比例，同时探寻它在生活中的实际应用，将这一物质运用于实际生活中。这样的一种Au@Ag的核壳结构就是一种新型的复合纳米材料。

现今，复合纳米材料产值的年均增长率超过30%并且年产值快速增长的复合纳米材料的品种中，有包括大量使用与生活中的PP、PVC等复合纳米材料，复合纳米材料的市场潜力巨大，已经成为业界热议的话题之一^[1]。复合纳米材料由聚合物、纤维、橡胶等与纳米材料组合而成，它比单一的纳米材料性能更为优异，使用更为有优势故而研究的人员也更为广泛，但是由于多种原因，我们对于复合纳米棒材料的研究并不够透彻，还有很大的研究空间。金纳米材料就是一大类基于金且具备纳米级结构的材料。

自从金纳米棒出现以来，这种纳米棒就开始受到了广泛的关注，同时引发了人们对于它的探索热潮。最早制备出金纳米棒的是Wang等^[2]，他们采用的是电化学合成法。C.Martin等使用硬模板法制备出了金纳米棒^[3]， C.Martin虽制备出了金纳米棒，但是他的金纳米棒产量相对偏低，可重复性不够好。而后F.Kim等^[4]和O.Miranda等^[5]使用光化学合成法的方法来制备金纳米棒，Y.Niidom等^[6]采用抗坏血酸（AA）来化学还原氯金酸制备金纳米棒。C.Murphy研究组^[7]使用种子生长法来制备金纳米棒，B.Nikoobakht等^[8]提出了Ag辅助的种子生长法。除了上述比较常见的制备方法，Liu等^[9]最早采用的是微波辅助的方法来合成金纳米棒的。在2013年的时候，S.Lohse等^[10]对金纳米棒的合成方法进行了一些总结性的回顾。

单一的金纳米棒的制备^{[2-9]、[11-12]、[18]}有多种方法，比如南卡罗来纳大学的C.Murphy^[7]等人汲取了前人的经验，实验并开创了一种新的更加简便的方法来制备金纳米棒。但是单一的金纳米棒的SERS活性受多种因素影响，比如金纳米棒的纯净度以及外界因素等的影响，而且单一的金纳米棒的灵敏度不够高，SERS活性也不够强烈，需要十分精密的仪器才可以测出来，且运用的代价比较高昂，实用性不是很强，普适性也有待提高，故而就有科学家进行实验，研究其他的方法来提高它的灵敏度，使其可以更好的运用于实际生活中。有人在金纳米棒的外层上再均匀包裹一层其他的物质，形成一个核壳结构，增加其SERS活性。先后有多位科学家使用了不同的方法，有的人尝试包裹上不同的金属和改变不同金属壳层的厚度制成不同金属外壳来制成复合纳米材料以便于探寻其催化或者SERS性能。比如，有科学家在金纳米棒的外层再均匀包裹上一层适宜厚度的银壳层来增加其SERS活性^[11-12]，使其能更好的应用于生活实际中，还有其他的研究者使用Pt包裹Au的方式来优化金纳米棒的性质^[13]研究它的催化性能和SERS活性，李慧勤等人以长径比为4.8的金纳米棒为核心来包裹不同厚度的SiO₂层^[14], 苏州大学的研究生袁国涛在他的毕业论文中详细地探讨了Cu2O包裹金棒的催化性能^[15]。现今很热门的Au纳米棒的核壳结构还包括Ag包裹Au纳米棒的核壳结构，像李盼等^[11]研究的包裹不同Ag壳厚度的SERS活性比较，李文鹏等^[12]研究的Ａu＠Ａg双金属纳米粒子的SERS活性等。

这种复合纳米材料有很好的实际运用。比如高活性的Au@Ag纳米核壳常因为其优异的性能而应用于医学、生物、环境检测等方面，如浮钰等运用Au@Ag核壳结构纳米棒的表面增强拉曼效应来检测超痕量葡萄糖^[16]从而检测超低量的葡萄糖，王利华等利用Au@Ag纳米粒子来检测孔雀石绿^[17]。Au@Ag纳米核壳结构还有多种用途，由于其很多方面的性能还没有很好的发现，故而关于Au @Ag的研究还有待深入。

参考文献：

[1]吴晓春，陈春英，任红轩.金纳米棒的制备、性质及应用[M]，北京：科学出版社，2014.

[2] Yu Y, Chang S, Lee C, Wang C R C. Goldnanorods：Electrochemical Synthesis and optical properties. J. Phys. Chem.B,1997，101：6661-6664.

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