不同厚度的金核钯壳复合纳米粒子TEM图
金属纳米粒子具有独特的物理和化学性质, 在光学、电学、催化、磁学以及生物领域有着广泛的应用前景, 尤其是过渡金属纳米粒子因具有很好的催化性能而倍受人们的关注, 而其催化性能又常取决于组成、尺度、结构及其排布方式. 表面增强拉曼光谱(SERS)是一种重要的谱学技术, 可以从分子水平上鉴别吸附在粗糙金属表面的物种.
但是长期以来, SERS的研究大多局限于Au、Ag、Cu三种增强能力比较强的币族金属上,在其他过渡金属体系上得到的SERS信号则比较弱.为此, Parker、Srnova、Li、Gomez和Kim等开展了一些单金属的过渡金属纳米粒子(特别是单分散的纳米粒子)及其组装基底的SERS研究, 但其SERS信号较弱且粒子尺寸不易控制. 因此, 为了充分利用SERS的高灵敏度来详细研究表面吸附物种, 人们也采用“借力”的方法, 如Weaver小组采用电化学的方法在具有SERS活性的金表面制备出了没有“针孔”的过渡金属层, 凭借底层具有高SERS活性金属的电磁场增强的长程效应, 使吸附在过渡金属表面物种的拉曼信号得到增强. 但是由于电化学方法粗糙，有局限性, 所得到的SERS基底表面粒度不均匀, 有序性差.
双金属核-壳结构纳米粒子不仅可以显示出和相应的单金属纳米粒子不同的物理和化学性质, 而且可以通过改变组成成分的种类、纳米粒子的结构和形貌来加以调控. 因而有必要研究可调光学性质的双金属纳米粒子对SERS效应的影响.
厦门大学田中群等人设计合成了一种尺寸可控, 且外壳上无“针孔”的核壳钯包金(Au@Pd)纳米粒子, 通过改变核的尺寸和外壳的厚度来调控其光学性质,并用TEM、HRTEM、UV-Vis和SERS等手段对其进行了表征. 通过研究Au@Pd纳米粒子的SERS活性随Pd壳层厚度变化的规律, 发现薄壳Au@Pd纳米粒子远远优于Pd金属本身的SERS活性,其原因主要是内层金核电磁场增强的长程效应.