臺灣博碩士論文加值系統

摘要
在本研究中，我們在各種不同的溫度下(15、40、60 以及 80℃)
使用鈉燈進行光誘導奈米平板的合成。我們發現合成的速率與產物的
型態隨著合成溫度的不同而發生改變。越高的合成溫度其合成速率愈
快，在80℃下僅需要2 小時40 分，而在15℃下需耗時17 小時。當
溫度漸增時，奈米平板的厚度有變厚的趨勢，在15℃的合成溫度下
其平板厚度約為5-8 nm，40℃下為6-9 nm，60℃下為7-9 nm， 80℃
下為12-14 nm，此外平板大小也會隨合成溫度提高而變大。我們也發
現在15℃合成溫度下，產物中出現少量的十面體晶體結構其比例大
約為10%。由於十面體晶體的表面電漿子共振波長較奈米平版的短，
因此，我們以波長較短的藍色LED （光源波峰為450 nm）取代鈉燈
（光源波峰為589 nm)做為合成光源。在藍色LED照射以及2℃的合
成條件下，其主要的產物為十面體晶體，產率大於70％；然而，當
溫度大過20℃，其主要的產物變成奈米平版。

總目錄
總目錄.....................................................I
圖目錄...................................................III
中文摘要.................................................VIII
英文摘要...................................................IX
第一章 序論.................................................1
1-1 奈米材料................................................1
1-2 金屬奈米粒子............................................2
1-3 表面電漿子共振..........................................3
1-4 金屬奈米粒子的光學性質...................................6
1-5 金屬奈米粒子的合成方法...................................9
1-6 金屬奈米粒子的應用......................................12
1-7 研究動機...............................................17
第二章 實驗儀器與裝置.......................................18
2-1 光誘導合成裝置.........................................18
2-2 偵測儀器...............................................18
2-3 其他實驗裝置...........................................20
第三章 材料與方法...........................................21
3-1 材料部分...............................................21
3-2 實驗操作部分...........................................22
第四章 結果與討論...........................................24
4-1 還原劑................................................24
4-2 球型奈米銀的穿透式電子顯微鏡(TEM)影像圖與紫外-可見光吸收光譜........................................................27
4-3 以鈉燈為光源在不同溫度下的光誘導合成......................28
4-4 以藍色LEDs為光源的光誘導合成.............................54
第五章 結論................................................64
第六章 參考文獻............................................65

圖目錄
Fig.1-1 光誘使奈米金屬之電子雲震盪示意圖.......................4
Fig.1-2 奈米平板之四種表面電漿子共振模式示意圖(A)平面偶極電
漿子共振(B)出平面偶極電漿子共振(C)平面四極電漿子共振(D)出平
面四極電漿子共振.............................................6
Fig.1-3 銀三角奈米平板以不同堆疊方式(a)面對面堆疊(b)邊對邊堆
疊之穿透式電子顯微鏡影像，(c)為吸收光譜的比較(d)則是X-ray繞射
圖譜比較。..................................................7
Fig.1-4 電化學方式產生金屬奈米粒子之示意圖....................10
Fig.1-5 電磁效應示意圖.....................................13
Fig.1-6 電荷轉移示意圖.....................................15
Fig.1-7 銀奈米粒子發生聚集後產生變色之示意圖..................16
Fig.1-8 (A)不同濃度之melamine下的吸收光譜 (B)不同濃度之
melamine下的奈米溶液的顏色表現..............................16
Fig.2-1 拉曼光譜儀元件配置及光路示意圖.......................20
Fig.4-1 檸檬酸根離子降低還原反應的活化能示意圖................26
Fig.4-2 檸檬酸根離子反應過程示意圖...........................26
Fig.4-3 (a )球型奈米銀之紫外-可見光光譜 (b)球型奈米銀之TEM 影
像........................................................27
Fig.4-4 以鈉燈為光源在80℃合成條件下，奈米溶液前30 分鐘之吸
收光譜....................................................29
Fig.4-5 以鈉燈為光源在60℃合成條件下，奈米溶液前30 分鐘之吸
收光譜....................................................30
Fig.4-6 以鈉燈為光源在40℃合成條件下，奈米溶液前30 分鐘之吸
收光譜....................................................30
Fig.4-7 以鈉燈為光源在15℃合成條件下，奈米溶液前30 分鐘之吸
收光譜....................................................31
Fig.4-8 球型奈米粒子與光作用而逐漸成長.......................32
Fig.4-9 以鈉燈為光源在15℃合成條件下，奈米溶液隨時間變化的吸
收光譜....................................................33
Fig.4-10 以鈉燈為光源在40℃合成條件下，奈米溶液隨時間變化的
吸收光譜...................................................34
Fig.4-11 以鈉燈為光源在60℃合成條件下，奈米溶液隨時間變化的吸
收光譜....................................................34
Fig.4-12 以鈉燈為光源在80℃合成條件下，奈米溶液隨時間變化的
吸收光譜...................................................35
Fig.4-13 以鈉燈為光源在各種溫度下合成得到的最終產物之吸收光
譜 (A)15℃ (B) 40℃ (C) 60℃ (D) 80℃......................36
Fig.4-14 三角平板邊對邊堆疊示意圖............................37
Fig.4-15 以鈉燈為光源，合成溫度80℃下產物之TEM影像............38
Fig.4-16 以鈉燈為光源，合成溫度60℃下產物之TEM影像............38
Fig.4-17 以鈉燈為光源，合成溫度40℃下產物之TEM影像............39
Fig.4-18 以鈉燈為光源，合成溫度15℃下產物之TEM影像............39
Fig.4-19 以鈉燈為光源，合成溫度為80℃，合成時間為2 小時(未完
成)之產物TEM影像...........................................41
Fig.4-20 以鈉燈為光源在80℃下所合成之奈米平板粒徑分佈..........42
Fig.4-21 以鈉燈為光源在60℃下所合成之奈米平板粒徑分佈..........42
Fig.4-22 以鈉燈為光源在40℃下所合成之奈米平板粒徑分佈..........43
Fig.4-23 以鈉燈為光源在15℃下所合成之奈米平板粒徑分佈..........43
Fig.4-24 邊長100 nm、厚度16 nm的三角平板受裁剪作用而造成的
吸收光譜變化...............................................45
Fig.4-25 三角銀奈米平板溶液之吸收光譜 (A)原液 (B)0.9mL 原液+
0.1mL、5×10-5M 之PVP【MW=29000】溶液(C) 0.8mL原液+ 0.2mL、
5×10-5M 之PVP【MW=29000】溶液..............................46
Fig.4-26使用鈉燈合成之80℃產物其平板厚度TEM影像...............47
Fig.4-27 使用鈉燈合成之60℃產物其平板厚度TEM影像..............48
Fig.4-28 使用鈉燈合成之40℃產物其平板厚度TEM影像..............48
Fig.4-29 使用鈉燈合成之15℃產物其平板厚度TEM影像..............49
Fig.4-30 以納燈為光源，在80℃下合成所得到之銀奈米溶液，(A)放
置0天 (B)放置15天 的吸收光譜................................50
Fig.4-31 在15℃下以鈉燈合成之奈米粒子TEM影像，箭頭所指之粒
子為十面體奈米粒子..........................................51
Fig.4-32 在不同溫度下以鈉燈合成之奈米溶液，於白色背景下所表現
之顏色 (A)15℃ (B)40℃ (C)60℃ (D)80℃.....................52
Fig.4-33 在不同溫度下以鈉燈合成之奈米溶液，於黑色背景下所表現
之顏色 (A)15℃ (B)40℃ (C)60℃ (D)80℃.....................53
Fig.4-34 以(A)80℃ (B)60℃ (C)40℃ 所合成之平板做為基質所測得
之SERS 光譜；激發雷射波長：632.8 nm、強度46.1W；鹽類(KBr)
濃度：8×10-4M；染劑(R6G)濃度：4×10-9M；曝光時間30秒..........54
Fig.4-35 以化學還原法在不同PVP 濃度下合成金奈米粒子之示意
圖........................................................55
Fig.4-36 以藍色LED 為光源，於2℃下合成的最終產物之吸收光
譜........................................................56
Fig.4-37 以藍色LED 為光源，於2℃下合成的最終產物之TEM 影
像........................................................57
Fig.4-38 以十面體奈米銀為基質所測得之SERS光譜 (A)不添加PVP
(B)添加PVP，濃度5×10-5M；雷射波長：633 nm、強度46.1W；鹽類
(KBr)濃度：8×10-4M；染劑(R6G)濃度：4×10-9M；曝光時間30秒........................................................57
Fig.4-39 以藍色LED 為光源，於60℃下合成的奈米溶液隨時間變化
之吸收光譜.................................................58
Fig.4-40 以藍色LED 為光源，於60℃下合成的最終產物TEM 影
像........................................................59
Fig.4-41 以藍色LED 為光源所合成之產物在白色背景下所表現出的
顏色 (A) 60℃產物 (B) 2℃產物 (C) 經離心處理的2℃產物........................................................60
Fig.4-42 以藍色LED 為光源所合成之產物在黑色背景下所表現出的
顏色 (A) 60℃產物 (B) 2℃產物 (C) 經離心處理的2℃產物........................................................60
Fig.4-43 以高強度(單顆強度80mW/cm2)藍色LED光源所合成最終產
物之吸收光譜...............................................61
Fig.4-44 發生鈍化的十面體奈米銀粒子之TEM影像........................................................62
Fig.4-45 不同溫度下所合成之十面體銀奈米粒子產率統計圖..........63

參考文獻
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