南京邮电大学毕业设计(论文)开题报告

附表1-2（理工类用）

南京邮电大学毕业设计(论文)开题报告

题目金纳米棒的合成及其在有机发光器件中的应用

学生姓名周宽宽班级学号B11060629专业信息显示与光电技术

提纲(开题报告2000字以上)：

1. 对指导教师下达的课题任务的学习与理解；

2. 阅读文献资料进行调研的综述（10篇左右）；

3. 根据任务书的任务及文献调研结果，初步拟定的执行（实施）方案（含具体进度计划）。

一．金纳米棒综述

（1）.金纳米棒的概念

金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。金是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米颗粒沿袭了其体相材料的这个性质，因此具有相对稳定，却具有非常丰富的化学物理性质。金纳米棒的表面等离子体共振波长可以随长宽比变化，从可见(550 nm)到近红外(1550 nm)连续可调，极高的表面电场强度增强效应(高至10e7倍)，极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，金纳米棒在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。

（2）.金纳米棒在光学元件中的应用

1. 近红外滤光片：由于其在近红外波段强烈的吸收，金纳米棒可用于制作滤光片。

2. 非线性光学元件：表面等离子体共振导致金纳米棒表面电场强度被极大的增强(高至10e7倍)，这种电场增强效应降低了达到非线性效应所需的照射光强阈值，从而可被用于制造各种非线性光学元件。

3. 偏振片：金纳米棒拥有一个平行于长轴方向和两个简并的垂直于长轴方向的等离子体共振模式，分别被称为轴向表面等离子体共振模和径向表面等离子体共振模。其中径向表面等离子体共振模处于500 nm至530 nm，调谐范围小，强度弱。而长轴表面等离子体共振模随长径比变化可在可见(550 nm)至近红外波段(1550 nm)连续可调，强度远高于径向模式，并且为平行于长轴方向的线偏振模式。如果将金纳米棒按照一个方向排列起来，则偏振方向平行于这个方向的光场分量将被金纳米棒的轴向等离子体共振模吸收，而偏振方向垂直于这个方向的光场分量则不受影响的透过。基于这个原理可以制成波长范围在550 nm到1550 nm的金纳米棒偏振片。

（3）.金纳米棒的表征

1.表面等离子体共振：金纳米棒的表面等离子体共振会引起其对可见与近红外波段特定波长光的散射和吸收，因此，可见、红外消光光谱法可用于表征即时合成的金纳米棒胶体溶液的光学性质，即其中金纳米棒的表面等离子体共振性质。暗场散射法亦常被用于表征单个金纳米棒表面等离子体共振引发的光散射性质。

2.形貌结构：金纳米棒是一种棒状金纳米颗粒，长度在20 nm到200 nm范围连续可调，宽度在5 nm到100 nm范围连续可调。扫描电子显微镜和透射电子显微镜常被用于对金纳米棒的形貌结构进行表征。其中高分辨透射电子显微镜可用于表征金纳米棒的晶格结构和表面晶面分布。

3.表面晶面结构：在水中由十六烷基三甲基溴化铵稳定的金纳米棒表面可显示出高指数晶面。其化学活性远高于由其他低指数晶面包围的金纳米颗粒。高指数晶面包围的金纳米棒还可以作为模板诱导生成钯的高指数晶面，这种钯的衍生高指数晶面具有极高的催化活性，可用于高通量催化Suzuki偶联反应(Suzuki Coupling)。

（4）.金纳米棒的制备方法

1.晶种法：晶种法是使用最为广泛的在金纳米棒的合成方法。晶种可以是球型金纳米粒子，或者是短的金纳米棒。晶种法合成金纳米棒可以分为三个步骤：晶种的制备、生长液的配置、金纳米棒的生成。这种方法设备要求低，制备过程简单，改变反应物浓度就可改变纵横比，使用最广泛。

2.模板法：模板法主要是以多孔氧化铝薄膜做模板，通过电化学沉积的方法将A(Ⅲ)离子在薄膜的孔道内还原，空间受限生长形成金纳米棒，然后在加入保护剂的情况下用NaOH 溶液中溶解除去氧化铝模板，经过超声分散后即可获得单分散性的金纳米棒。模板法的优点在于通过控制孔道的长度和直径，同时调节电化学沉积时间能有效控制金纳米棒的纵横比,但是该法操作繁杂,影响因素较多且产率往往较低。

3.电化学法：金纳米棒电化学合成法是在电解池中以金片作阳极、铂片作阴极,将两电极浸入含有阳离子表面活性剂CTAB 和助表面活性剂——四辛基溴化胺(TCAB)的电解质溶液中,在超声和控温条件下电解。此时金从阳极溶出并于阴极- 电解质溶液界面还原形成金纳米粒子;CTAB不仅起支撑电解质的作用,而且作为棒状胶束模板能防止金纳米粒子的聚集凝聚,TCAB则起到诱导金纳米棒的形成,二者的比例决定着纳米棒的纵横比。电化学合成法制备金纳米棒颗粒均匀，形貌可控，但是全部的机理和银离子的作用还没有完全清楚。

4.光化学法：采用十六烷基溴化铵-四十二烷基胺–氯金酸模板剂水溶液体系,加入一定量丙酮和环己胺，其作用是松开胶束结构,有利于金纳米棒的生成，加入不同量的AgNO3溶液，紫外照射(254nm)一段时间（30h）就能够获得纵横比均一、分散良好的金纳米棒。

5.展望：目前还有一些新的制备金纳米棒的方法，如结合化学和光化学方法制备金纳米棒。有望实现金纳米棒的大规模生产。

（5）金纳米棒的光学特性

1. 表面等离子共振吸收特性：金纳米棒具有一个横向等离子共振吸收峰(transversesurfaceplasmonresonance，TSPR)和一个纵向等离子共振吸收峰(longitudinalsurfaceplasmonresonance，LSPR)，分别对应其横轴和纵轴两个特征尺寸，纵轴长度和横轴直径之比为金纳米棒的长径比(aspectratio，AR)。改变实验条件可以制备长度、长径比可调的金纳米棒．通过改变金纳米棒的长径比，其LSPR可从可见光区向近红外光(NIR)区调控，而在近红外波长范围通过人体组织的光学透射是最理想的，金纳米棒为自由进入近红外光区提供了一条有效途径。同时，金纳米棒的LSPR对周围环境的介电常数十分敏感，当金纳米棒表面发生键合反应扰动其周围环境的介电性质时，LSPR红移，这就有效地提供了界面反应的光学传导信号，因此金纳米棒应用于非标记传感器方面有很大的优势。

2. 荧光特性：金纳米棒的荧光已经有许多实验和理论计算报道。采用荧光发射和双光子诱导光致发光两种技术可以检测到低荧光量子产率的短金纳米棒的增强荧光．Zhu等测定了长径比为2.5的金纳米棒的荧光光谱，发射峰位于370nm和670nm，采用准静态计算结果表明，随着金纳米棒长径比增加，纵向荧光峰强度降低发生红移，而横向荧光峰略微蓝移．长金纳米棒(>200nm)，可以发出明显的荧光，以690nm波长激发，743nm有较强的荧光发射峰，793nm有相对较弱的荧光峰。

二．种子生长法的具体实验步骤

（1）主要试剂与仪器

试剂：氯金酸（HAuCl4）、抗坏血酸、硼氢化钠（NaBH4）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、硝酸银（AgNO3）购于国药集团上海化学试剂有限公司；十二烷基二甲基苄基氯化铵（BDAC）购于TCI；Tris－HCl、NaCl购于上海生物工程有限公司；18.2MΩ的水用于整个实验。

仪器：DK－324型电热恒温水浴锅（上海森信实验仪器有限公司）；QL－86V ortexShaker （海门其林贝尔仪器制造有限公司）；Lambda25UV/Visspectrometer（PERKINELMER公司），波长设置在400—1000nm。