南京郵電大學畢業(yè)設計開題報告

附表1-2(理工類用)南京郵電大學畢業(yè)設計(論文)開題報告題目金納米棒的合成及其在有機發(fā)光器件中的應用學生姓名周寬寬 班級學號B11060629專業(yè)信息顯示與光電技術提綱(開題報告2000字以上)：對指導教師下達的課題任務的學習與理解；閱讀文獻資料進行調研的綜述(10篇左右)；根據任務書的任務及文獻調研結果，初步擬定的執(zhí)行(實施)方案(含具體進度計劃)。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，化學性質非常穩(wěn)定，金納米顆粒沿襲了其體相材料的這個性質，因此具有相對穩(wěn)定，卻具有非常豐富的化學物理性質。金納米棒的表面等離子體共振波長可以隨長寬比變化，從可見(550nm)到近紅外(1550nm)連續(xù)可調，極高的表面電場強度增強效應(高至10e7倍)，極大的光學吸收、散射截面，以及從50%到100%連續(xù)可調的光熱轉換效率。由于它獨特的光學、光電、光熱、光化學、以及分子生物學性質，金納米棒在材料科學界正受到強烈的關注，并引發(fā)眾多材料學家、生物化學家、醫(yī)學家、物理學家、微電子工程師等科研工作者對之進行廣泛和深入的研究。.金納米棒在光學元件中的應用近紅外濾光片： 由于其在近紅外波段強烈的吸收，金納米棒可用于制作濾光片。非線性光學元件：表面等離子體共振導致金納米棒表面電場強度被極大的增強(高至10e7倍)，這種電場增強效應降低了達到非線性效應所需的照射光強閾值，從而可被用于制造各種非線性光學元件。偏振片：金納米棒擁有一個平行于長軸方向和兩個簡并的垂直于長軸方向的等離子體共振模式，分別被稱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，調諧范圍小，強度弱。而長軸表面等離子體共振模隨長徑比變化可在可見(550nm)至近紅外波段(1550nm)連續(xù)可調，強度遠高于徑向模式，并且為平行于長軸方向的線偏振模式。如果將金納米棒按照一個方向排列起來，則偏振方向平行于這個方向的光場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方向的光場分量則不受影響的透過?；谶@個原理可以制成波長范圍在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引起其對可見與近紅外波段特定波長光的散射和吸收，因此，可見、紅外消光光譜法可用于表征即時合成的金納米棒膠體溶液的光學性質，即其中金納米棒的表面等離子體共振性質。暗場散射法亦常被用于表征單個金納米棒表面等離子體共振引發(fā)的光散射性質。形貌結構：金納米棒是一種棒狀金納米顆粒，長度在20nm到200nm范圍連續(xù)可調，寬度在5nm到100nm范圍連續(xù)可調。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡常被用于對金納米棒的形貌結構進行表征。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構和表面晶面分布。表面晶面結構：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晶面。其化學活性遠高于由其他低指數晶面包圍的金納米顆粒。高指數晶面包圍的金納米棒還可以作為模板誘導生成鈀的高指數晶面，這種鈀的衍生高指數晶面具有極高的催化活性，可用于高通量催化Suzuki偶聯反應(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步驟：晶種的制備、生長液的配置、金納米棒的生成。這種方法設備要求低，制備過程簡單，改變反應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，通過電化學沉積的方法將A(m)離子在薄膜的孔道內還原，空間受限生長形成金納米棒，然后在加入保護劑的情況下用NaOH溶液中溶解除去氧化鋁模板，經過超聲分散后即可獲得單分散性的金納米棒。模板法的優(yōu)點在于通過控制孔道的長度和直徑，同時調節(jié)電化學沉積時間能有效控制金納米棒的縱橫比，但是該法操作繁雜，影響因素較多且產率往往較低。電化學法：金納米棒電化學合成法是在電解池中以金片作陽極、鉑片作陰極，將兩電極浸入含有陽離子表面活性劑CTAB和助表面活性劑——四辛基漠化胺(TCAB)的電解質溶液中,在超聲和控溫條件下電解。此時金從陽極溶出并于陰極-電解質溶液界面還原形成金納米粒子;CTAB不僅起支撐電解質的作用，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。電化學合成法制備金納米棒顆粒均勻，形貌可控，但是全部的機理和銀離子的作用還沒有完全清楚。光化學法：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，其作用是松開膠束結構，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，如結合化學和光化學方法制備金納米棒。有望實現金納米棒的大規(guī)模生產。金納米棒的光學特性表面等離子共振吸收特性：金納米棒具有一個橫向等離子共振吸收峰(transversesurfaceplasmonresonance，TSPR)和一個縱向等離子共振吸收峰(longitudinalsurfaceplasmonresonance，LSPR)，分別對應其橫軸和縱軸兩個特征尺寸，縱軸長度和橫軸直徑之比為金納米棒的長徑比(aspectratio，AR)。改變實驗條件可以制備長度、長徑比可調的金納米棒.通過改變金納米棒的長徑比，其LSPR可從可見光區(qū)向近紅外光(NIR)區(qū)調控，而在近紅外波長范圍通過人體組織的光學透射是最理想的，金納米棒為自由進入近紅外光區(qū)提供了一條有效途徑。同時，金納米棒的LSPR對周圍環(huán)境的介電常數十分敏感，當金納米棒表面發(fā)生鍵合反應擾動其周圍環(huán)境的介電性質時，LSPR紅移，這就有效地提供了界面反應的光學傳導信號，因此金納米棒應用于非標記傳感器方面有很大的優(yōu)勢。熒光特性：金納米棒的熒光已經有許多實驗和理論計算報道。采用熒光發(fā)射和雙光子誘導光致發(fā)光兩種技術可以檢測到低熒光量子產率的短金納米棒的增強熒光.Zhu等測定了長徑比為2.5的金納米棒的熒光光譜，發(fā)射峰位于370nm和670nm，采用準靜態(tài)計算結果表明，隨著金納米棒長徑比增加，縱向熒光峰強度降低發(fā)生紅移，而橫向熒光峰略微藍移.長金納米棒(>200nm)，可以發(fā)出明顯的熒光，以690nm波長激發(fā)，743nm有較強的熒光發(fā)射峰，793nm有相對較弱的熒光峰。二.種子生長法的具體實驗步驟(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)購于國藥集團上海化學試劑有限公司；十二烷基二甲基芐基氯化銨(BDAC)購于TCI；Tris—HCl、NaCl購于上海生物工程有限公司；18.2MQ的水用于整個實驗。儀器：DK—324型電熱恒溫水浴鍋(上海森信實驗儀器有限公司)；QL—86VortexShaker(海門其林貝爾儀器制造有限公司)；Lambda25UV/Visspectrometer(PERKINELMER公司)，波長設置在400—1000nm。

（2）實驗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，此時溶液呈棕色，然后在27^放置3?6h。生長溶液的制備分3種情況以研究不同因素對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色，最后加入12pL種子溶液，混勻數秒，27^反應過夜。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色，最后加入12pL種子溶液，混勻數秒，27^反應過夜。5mL0.2mol/LCTAB中加