吡啶吸附在金纳米粒子上的表面增强拉曼光谱
金属纳米粒子由于具有与宏观金属块体不同的电学、磁学、光学和热学性质而受到广泛关注, 但对其形状和大小的可控合成具有一定的挑战性. 晶种生长法是可控合成金属纳米粒子的有效方法之一: Natan等先用柠檬酸钠还原HAuCl4, 制得粒径为十几纳米的金溶胶种子, 再加入HAuCl4和羟胺, 利用金纳米粒子表面的自催化反应使晶种逐渐长大成30～100nm.Jana 和Murphy则用硼氢化钠法还原氯金酸制备小粒径的金纳米球, 并以此作为晶种加入到 HAuCl4和十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyltrimethylammoniumbromide, CTAB)的生长溶液中, 通过控制种子及氯金酸的量, 可合成出不同长径比的金纳米棒. Wang小组报道了在表面活性剂溶液中加入助表面活性剂, 通过电化学方法制备金纳米棒, 但目前为止电化学方法合成金纳米粒子的机理尚不清楚, 但该方法具有绿色化、操作简便、可控程度高、产率高、易分离等优点而备受关注.
苏州大学化学化工学院顾仁敖课题组采用该方法合成了悬浮在溶液表面且具有表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering, SERS)活性的金纳米粒子膜. 为了获得金属纳米粒子上理想的SERS活性, 通常可将其组装到一定的衬底材料上, 如L-B膜、化学吸附自组装及静电吸附自组装技术等. L-B膜技术中金属纳米粒子与衬底之间的结合力主要是范德华力或氢键, 体系的稳定性不高; 化学吸附自组装技术作用力主要是共价键, 具有在分子水平上进行组装的能力, 组装后的物理、化学稳定性一般优于L-B膜技术, 但这种技术在形成有序多层结构时较L-B膜技术困难, 在实际应用中受到一定限制; 静电自组装技术过程与化学吸附自组装技术相似, 但静电自组装不要求形成化学键, 金属纳米粒子与衬底之间的作用力是相反电荷之间的库仑力, 整个过程在对环境友好的水溶液中完成, 因此可以避免复杂的化学反应, 使成本降低, 减小对环境的污染.
随后他们在超声条件下采用二步电解方法在十六烷基三甲基溴化铵/丙酮/水三组分体系中合成金纳米粒子. 首先采用恒电流或电位的阶跃方法, 使体系中生成较小的金纳米粒子并作为晶种; 接着采用电位双阶跃方法, 使金纳米粒子在原来基础上继续生长, 控制电解电量可获得不同大小的金纳米粒子. 通过静电作用在洁净的单晶硅片表面组装金纳米粒子, 获得具有不同形貌的硅片, 并以此作为表面增强拉曼散射基底, 以吡啶为探针分子, 研究了不同基底的表面增强拉曼散射活性, 结果表明吡啶谱峰强弱与纳米粒子在硅片表面的排列形貌有关.