南京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

附表1-2(理工類(lèi)用)南京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目金納米棒的合成及其在有機(jī)發(fā)光器件中的應(yīng)用學(xué)生姓名周寬寬 班級(jí)學(xué)號(hào)B11060629專(zhuān)業(yè)信息顯示與光電技術(shù)提綱(開(kāi)題報(bào)告2000字以上)：對(duì)指導(dǎo)教師下達(dá)的課題任務(wù)的學(xué)習(xí)與理解；閱讀文獻(xiàn)資料進(jìn)行調(diào)研的綜述(10篇左右)；根據(jù)任務(wù)書(shū)的任務(wù)及文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，初步擬定的執(zhí)行(實(shí)施)方案(含具體進(jìn)度計(jì)劃)。一.金納米棒綜述.金納米棒的概念金納米棒是一種尺度從幾納米到上百納米的棒狀金納米顆粒。金是一種貴金屬材料，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，金納米顆粒沿襲了其體相材料的這個(gè)性質(zhì)，因此具有相對(duì)穩(wěn)定，卻具有非常豐富的化學(xué)物理性質(zhì)。金納米棒的表面等離子體共振波長(zhǎng)可以隨長(zhǎng)寬比變化，從可見(jiàn)(550nm)到近紅外(1550nm)連續(xù)可調(diào)，極高的表面電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)效應(yīng)(高至10e7倍)，極大的光學(xué)吸收、散射截面，以及從50%到100%連續(xù)可調(diào)的光熱轉(zhuǎn)換效率。由于它獨(dú)特的光學(xué)、光電、光熱、光化學(xué)、以及分子生物學(xué)性質(zhì)，金納米棒在材料科學(xué)界正受到強(qiáng)烈的關(guān)注，并引發(fā)眾多材料學(xué)家、生物化學(xué)家、醫(yī)學(xué)家、物理學(xué)家、微電子工程師等科研工作者對(duì)之進(jìn)行廣泛和深入的研究。.金納米棒在光學(xué)元件中的應(yīng)用近紅外濾光片： 由于其在近紅外波段強(qiáng)烈的吸收，金納米棒可用于制作濾光片。非線性光學(xué)元件：表面等離子體共振導(dǎo)致金納米棒表面電場(chǎng)強(qiáng)度被極大的增強(qiáng)(高至10e7倍)，這種電場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)降低了達(dá)到非線性效應(yīng)所需的照射光強(qiáng)閾值，從而可被用于制造各種非線性光學(xué)元件。偏振片：金納米棒擁有一個(gè)平行于長(zhǎng)軸方向和兩個(gè)簡(jiǎn)并的垂直于長(zhǎng)軸方向的等離子體共振模式，分別被稱(chēng)為軸向表面等離子體共振模和徑向表面等離子體共振模。其中徑向表面等離子體共振模處于500nm至530nm，調(diào)諧范圍小，強(qiáng)度弱。而長(zhǎng)軸表面等離子體共振模隨長(zhǎng)徑比變化可在可見(jiàn)(550nm)至近紅外波段(1550nm)連續(xù)可調(diào)，強(qiáng)度遠(yuǎn)高于徑向模式，并且為平行于長(zhǎng)軸方向的線偏振模式。如果將金納米棒按照一個(gè)方向排列起來(lái)，則偏振方向平行于這個(gè)方向的光場(chǎng)分量將被金納米棒的軸向等離子體共振模吸收，而偏振方向垂直于這個(gè)方向的光場(chǎng)分量則不受影響的透過(guò)?；谶@個(gè)原理可以制成波長(zhǎng)范圍在550nm到1550nm的金納米棒偏振片。.金納米棒的表征表面等離子體共振：金納米棒的表面等離子體共振會(huì)引起其對(duì)可見(jiàn)與近紅外波段特定波長(zhǎng)光的散射和吸收，因此，可見(jiàn)、紅外消光光譜法可用于表征即時(shí)合成的金納米棒膠體溶液的光學(xué)性質(zhì)，即其中金納米棒的表面等離子體共振性質(zhì)。暗場(chǎng)散射法亦常被用于表征單個(gè)金納米棒表面等離子體共振引發(fā)的光散射性質(zhì)。形貌結(jié)構(gòu)：金納米棒是一種棒狀金納米顆粒，長(zhǎng)度在20nm到200nm范圍連續(xù)可調(diào)，寬度在5nm到100nm范圍連續(xù)可調(diào)。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡常被用于對(duì)金納米棒的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。其中高分辨透射電子顯微鏡可用于表征金納米棒的晶格結(jié)構(gòu)和表面晶面分布。表面晶面結(jié)構(gòu)：在水中由十六烷基三甲基漠化銨穩(wěn)定的金納米棒表面可顯示出高指數(shù)晶面。其化學(xué)活性遠(yuǎn)高于由其他低指數(shù)晶面包圍的金納米顆粒。高指數(shù)晶面包圍的金納米棒還可以作為模板誘導(dǎo)生成鈀的高指數(shù)晶面，這種鈀的衍生高指數(shù)晶面具有極高的催化活性，可用于高通量催化Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)(SuzukiCoupling)0.金納米棒的制備方法晶種法：晶種法是使用最為廣泛的在金納米棒的合成方法。晶種可以是球型金納米粒子，或者是短的金納米棒。晶種法合成金納米棒可以分為三個(gè)步驟：晶種的制備、生長(zhǎng)液的配置、金納米棒的生成。這種方法設(shè)備要求低，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，改變反應(yīng)物濃度就可改變縱橫比，使用最廣泛。模板法：模板法主要是以多孔氧化鋁薄膜做模板，通過(guò)電化學(xué)沉積的方法將A(m)離子在薄膜的孔道內(nèi)還原，空間受限生長(zhǎng)形成金納米棒，然后在加入保護(hù)劑的情況下用NaOH溶液中溶解除去氧化鋁模板，經(jīng)過(guò)超聲分散后即可獲得單分散性的金納米棒。模板法的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)控制孔道的長(zhǎng)度和直徑，同時(shí)調(diào)節(jié)電化學(xué)沉積時(shí)間能有效控制金納米棒的縱橫比，但是該法操作繁雜，影響因素較多且產(chǎn)率往往較低。電化學(xué)法：金納米棒電化學(xué)合成法是在電解池中以金片作陽(yáng)極、鉑片作陰極，將兩電極浸入含有陽(yáng)離子表面活性劑CTAB和助表面活性劑——四辛基漠化胺(TCAB)的電解質(zhì)溶液中,在超聲和控溫條件下電解。此時(shí)金從陽(yáng)極溶出并于陰極-電解質(zhì)溶液界面還原形成金納米粒子;CTAB不僅起支撐電解質(zhì)的作用，而且作為棒狀膠束模板能防止金納米粒子的聚集凝聚,TCAB則起到誘導(dǎo)金納米棒的形成，二者的比例決定著納米棒的縱橫比。電化學(xué)合成法制備金納米棒顆粒均勻，形貌可控，但是全部的機(jī)理和銀離子的作用還沒(méi)有完全清楚。光化學(xué)法：采用十六烷基漠化銨-四十二烷基胺-氯金酸模板劑水溶液體系,加入一定量丙酮和環(huán)己胺，其作用是松開(kāi)膠束結(jié)構(gòu)，有利于金納米棒的生成，加入不同量的AgNO3溶液，紫外照射(254nm)一段時(shí)間(30h)就能夠獲得縱橫比均一、分散良好的金納米棒。展望：目前還有一些新的制備金納米棒的方法，如結(jié)合化學(xué)和光化學(xué)方法制備金納米棒。有望實(shí)現(xiàn)金納米棒的大規(guī)模生產(chǎn)。金納米棒的光學(xué)特性表面等離子共振吸收特性：金納米棒具有一個(gè)橫向等離子共振吸收峰(transversesurfaceplasmonresonance，TSPR)和一個(gè)縱向等離子共振吸收峰(longitudinalsurfaceplasmonresonance，LSPR)，分別對(duì)應(yīng)其橫軸和縱軸兩個(gè)特征尺寸，縱軸長(zhǎng)度和橫軸直徑之比為金納米棒的長(zhǎng)徑比(aspectratio，AR)。改變實(shí)驗(yàn)條件可以制備長(zhǎng)度、長(zhǎng)徑比可調(diào)的金納米棒.通過(guò)改變金納米棒的長(zhǎng)徑比，其LSPR可從可見(jiàn)光區(qū)向近紅外光(NIR)區(qū)調(diào)控，而在近紅外波長(zhǎng)范圍通過(guò)人體組織的光學(xué)透射是最理想的，金納米棒為自由進(jìn)入近紅外光區(qū)提供了一條有效途徑。同時(shí)，金納米棒的LSPR對(duì)周?chē)h(huán)境的介電常數(shù)十分敏感，當(dāng)金納米棒表面發(fā)生鍵合反應(yīng)擾動(dòng)其周?chē)h(huán)境的介電性質(zhì)時(shí)，LSPR紅移，這就有效地提供了界面反應(yīng)的光學(xué)傳導(dǎo)信號(hào)，因此金納米棒應(yīng)用于非標(biāo)記傳感器方面有很大的優(yōu)勢(shì)。熒光特性：金納米棒的熒光已經(jīng)有許多實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算報(bào)道。采用熒光發(fā)射和雙光子誘導(dǎo)光致發(fā)光兩種技術(shù)可以檢測(cè)到低熒光量子產(chǎn)率的短金納米棒的增強(qiáng)熒光.Zhu等測(cè)定了長(zhǎng)徑比為2.5的金納米棒的熒光光譜，發(fā)射峰位于370nm和670nm，采用準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算結(jié)果表明，隨著金納米棒長(zhǎng)徑比增加，縱向熒光峰強(qiáng)度降低發(fā)生紅移，而橫向熒光峰略微藍(lán)移.長(zhǎng)金納米棒(>200nm)，可以發(fā)出明顯的熒光，以690nm波長(zhǎng)激發(fā)，743nm有較強(qiáng)的熒光發(fā)射峰，793nm有相對(duì)較弱的熒光峰。二.種子生長(zhǎng)法的具體實(shí)驗(yàn)步驟(1)主要試劑與儀器試劑：氯金酸(HAuCl4)、抗壞血酸、硼氫化鈉(NaBH4)、十六烷基三甲基漠化銨(CTAB)、硝酸銀(AgNO3)購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司；十二烷基二甲基芐基氯化銨(BDAC)購(gòu)于TCI；Tris—HCl、NaCl購(gòu)于上海生物工程有限公司；18.2MQ的水用于整個(gè)實(shí)驗(yàn)。儀器：DK—324型電熱恒溫水浴鍋(上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；QL—86VortexShaker(海門(mén)其林貝爾儀器制造有限公司)；Lambda25UV/Visspectrometer(PERKINELMER公司)，波長(zhǎng)設(shè)置在400—1000nm。

（2）實(shí)驗(yàn)方法種子溶液的制備:在5mL0.2mol/LCTAB溶液中加入0.25mL0.01mol/LHAuCl4和4.75mL去離子水（18.2MQ），配成混合液。向混合液中加入0.6mL0.01mol/L冰浴NaBH4，劇烈混勻2min，此時(shí)溶液呈棕色，然后在27^放置3?6h。生長(zhǎng)溶液的制備分3種情況以研究不同因素對(duì)金納米棒合成的影響：5mL0.2mol/LCTAB與不同量（0.0、0.5、1.0、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0mL）的0.2mol/LBDAC混合均勻，配成等體積的雙表面活性劑溶液，然后加入0.5mL0.01mol/LHAuCl4,混勻后加入0.08mL0.01mol/LAgNO3，配成混合液。反復(fù)顛倒試管，溫和攪拌，溶液呈黃色。向上述混合液中加入0.065mL0.1mol/L抗壞血酸，顛倒試管至溶液為無(wú)色，最后加入12pL種子溶液，混勻數(shù)秒，27^反應(yīng)過(guò)夜。5mL0.2mol/LCTAB溶液中加入0.5mL0.01mol/LHAuCl4，混勻后加入不等量（80、120、160、200、240、280pL）的0.01mol/LAgNO3，配成混合液。反復(fù)顛倒試管，溫和攪拌，溶液呈黃色。向上述混合液中加入0.065mL0.1mol/L抗壞血酸，顛倒試管至溶液為無(wú)色，最后加入12pL種子溶液，混勻數(shù)秒，27^反應(yīng)過(guò)夜。5mL0.2mol/LCTAB中加