调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性

冯瑞沁 樊晔 方云 夏咏梅

引用本文: 冯瑞沁, 樊晔, 方云, 夏咏梅. 调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性[J]. 物理化学学报, 2024, 40(4): 230402. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304020 shu
Citation:  Ruiqin Feng,  Ye Fan,  Yun Fang,  Yongmei Xia. Strategy for Regulating Surface Protrusion of Gold Nanoflowers and Their Surface-Enhanced Raman Scattering[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(4): 230402. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304020 shu

调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性

    通讯作者: 方云,Email:yunfang@126.com; 夏咏梅,Email:ymxia@jiangnan.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21606107)资助项目

摘要: 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAuCl4)浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAuCl4形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAuCl4的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP (50 g∙L−1)-SDS (2 mmol∙L−1)-HAuCl4 (0.25 mmol∙L−1)溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71×107,优于同类金纳米花的文献报道水平(106);尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1×108)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5×109),但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。

English

    1. [1]

      (1) Barveen, N. R.; Wang, T. J.; Chang, Y. H.; Yuan, L. Z. J. Alloy. Compd. 2021, 861, 157952. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.157952(1) Barveen, N. R.; Wang, T. J.; Chang, Y. H.; Yuan, L. Z. J. Alloy. Compd. 2021, 861, 157952. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.157952

    2. [2]

      (2) Ge, K.; Huang, Y.; Zhang, H.; Gu, Y. Sensor Actuat B-Chem. 2022, 361, 131734. doi: 10.1016/j.snb.2022.131734(2) Ge, K.; Huang, Y.; Zhang, H.; Gu, Y. Sensor Actuat B-Chem. 2022, 361, 131734. doi: 10.1016/j.snb.2022.131734

    3. [3]

      (3) Zhang, Y.-J.; Zhu, Y.-Z.; Li, J.-F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (9), 2004052. [张月皎, 朱越洲, 李剑锋. 物理化学学报, 2021, 37 (9), 2004052.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202004052

    4. [4]

      (4) Zheng, X.; Ye, J.; Chen, W.; Wang, X.; Li, J.; Su, F.; Ding, C.; Huang, Y. ACS Sens. 2022, 7 (10), 3126. doi: 10.1021/acssensors.2c01603(4) Zheng, X.; Ye, J.; Chen, W.; Wang, X.; Li, J.; Su, F.; Ding, C.; Huang, Y. ACS Sens. 2022, 7 (10), 3126. doi: 10.1021/acssensors.2c01603

    5. [5]

      (5) Wei, W.; Xi, Z.; Huang, Q. Chinese J. Chem. Phys. 2021, 34 (2), 197. doi: 10.1063/1674-0068/cjcp2005062(5) Wei, W.; Xi, Z.; Huang, Q. Chinese J. Chem. Phys. 2021, 34 (2), 197. doi: 10.1063/1674-0068/cjcp2005062

    6. [6]

      (6) Zhao, X. S.; Qiu, H. Y.; Shao, Y.; Wang, P. J.; Yu, S. L.; Li, H.; Zhou, Y. B.; Zhou, Z.; Ma, L. F.; Tan, C. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39 (7), 2211043. [赵信硕, 邱海燕, 邵依, 王攀捷, 余石龙, 李海, 周郁斌, 周战, 马录芳, 谭超良. 物理化学学报, 2023, 39 (7), 2211043.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202211043

    7. [7]

      (7) Duval, R. E.; Gouyau, J.; Lamouroux, E. Nanomaterials 2019, 9 (12), 1775. doi: 10.3390/nano9121775(7) Duval, R. E.; Gouyau, J.; Lamouroux, E. Nanomaterials 2019, 9 (12), 1775. doi: 10.3390/nano9121775

    8. [8]

      (8) Ning, C. F.; Tian, Y. F.; Zhou, W.; Yin, B. C.; Ye, B. C. Analyst 2019, 144 (9), 2929. doi: 10.1039/c9an00306a(8) Ning, C. F.; Tian, Y. F.; Zhou, W.; Yin, B. C.; Ye, B. C. Analyst 2019, 144 (9), 2929. doi: 10.1039/c9an00306a

    9. [9]

      (9) Tang, H.; Zhu, C.; Meng, G.; Wu, N. J. Electrochem. Soc. 2018, 165 (8), B3098. doi: 10.1149/2.0161808jes(9) Tang, H.; Zhu, C.; Meng, G.; Wu, N. J. Electrochem. Soc. 2018, 165 (8), B3098. doi: 10.1149/2.0161808jes

    10. [10]

      (10) Lafuente, M.; Ruiz-Rincón, S.; Mallada, R.; Cea, P.; Pilar Pina, M. Appl. Surf. Sci. 2020, 506, 144663. doi: 10.1016/j.apsusc.2019.144663(10) Lafuente, M.; Ruiz-Rincón, S.; Mallada, R.; Cea, P.; Pilar Pina, M. Appl. Surf. Sci. 2020, 506, 144663. doi: 10.1016/j.apsusc.2019.144663

    11. [11]

      (11) Sivashanmugan, K.; Nguyen, V.-H.; Nguyen, B.-S. Mater. Lett. 2020, 271, 127807. doi: 10.1016/j.matlet.2020.127807(11) Sivashanmugan, K.; Nguyen, V.-H.; Nguyen, B.-S. Mater. Lett. 2020, 271, 127807. doi: 10.1016/j.matlet.2020.127807

    12. [12]

      (12) Xu, L.; Liu, H.; Zhou, H.; Hong, M. Talanta 2021, 228, 122204. doi: 10.1016/j.talanta.2021.122204(12) Xu, L.; Liu, H.; Zhou, H.; Hong, M. Talanta 2021, 228, 122204. doi: 10.1016/j.talanta.2021.122204

    13. [13]

      (13) Liu, B. Y.; Yang, M.; Li, H. G. Colloids Surf. A 2017, 520, 213. doi: 10.1016/j.colsurfa.2017.01.087(13) Liu, B. Y.; Yang, M.; Li, H. G. Colloids Surf. A 2017, 520, 213. doi: 10.1016/j.colsurfa.2017.01.087

    14. [14]

      (14) Feng, R.Q.; Fang, Y.; Fan, Y.; Xia, Y. M. Chem. J. Chin. Univ. 2023, 44 (8), 20230027. [冯瑞沁, 方云, 樊晔, 夏咏梅. 高等学校化学学报, 2023, 44 (8), 20230027.] doi: 10.7503/cjcu20230027

    15. [15]

      (15) Liebig, F.; Henning, R.; Sarhan, R. M.; Prietzel, C.; Bargheer, M.; Koetz, J. Nanotechnology 2018, 29 (18), 185603. doi: 10.1088/1361-6528/aaaffd(15) Liebig, F.; Henning, R.; Sarhan, R. M.; Prietzel, C.; Bargheer, M.; Koetz, J. Nanotechnology 2018, 29 (18), 185603. doi: 10.1088/1361-6528/aaaffd

    16. [16]

      (16) Ren, Y.; Xu, C.; Wu, M.; Niu, M.; Fang, Y. Colloids Surf. A 2011, 380, 222. doi: 10.1016/j.colsurfa.2011.02.029(16) Ren, Y.; Xu, C.; Wu, M.; Niu, M.; Fang, Y. Colloids Surf. A 2011, 380, 222. doi: 10.1016/j.colsurfa.2011.02.029

    17. [17]

      (17) Barbosa, S.; Agrawal, A.; Rodriguez-Lorenzo, L.; Pastoriza-Santos, I.; Alvarez-Puebla, R. A.; Kornowski, A.; Weller, H.; Liz-Marzan, L. M. Langmuir 2010, 26 (18), 14943. doi: 10.1021/la102559e(17) Barbosa, S.; Agrawal, A.; Rodriguez-Lorenzo, L.; Pastoriza-Santos, I.; Alvarez-Puebla, R. A.; Kornowski, A.; Weller, H.; Liz-Marzan, L. M. Langmuir 2010, 26 (18), 14943. doi: 10.1021/la102559e

    18. [18]

      (18) Chen, H.; Yu, H.; Cui, S.; Liu, C. Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2019, 17 (3), 1460. doi: 10.1111/ijac.13261(18) Chen, H.; Yu, H.; Cui, S.; Liu, C. Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2019, 17 (3), 1460. doi: 10.1111/ijac.13261

    19. [19]

      (19) Yang, Y.; He, B. W.; Ma, H. L.; Yang, S.; Ren, Z. H.; Qin, T.; Lu, F. G.; Ren, L. W.; Zhang, Y. X.; Wang, T. F.; et al. Acta Phys. -Chim. Sin. 2022, 38 (12), 2201050. [杨艳, 何博文, 马华隆, 杨森, 任州宏, 秦天, 卢发贵, 任力闻, 张熠霄, 王天富, 等. 物理化学学报, 2022, 38 (12), 2201050.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202201050

    20. [20]

      (20) Javed, R.; Usman, M.; Tabassum, S.; Zia, M. Appl. Surf. Sci. 2016, 386, 319. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.06.042(20) Javed, R.; Usman, M.; Tabassum, S.; Zia, M. Appl. Surf. Sci. 2016, 386, 319. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.06.042

    21. [21]

      (21) Zhai, Y.; DuChene, J. S.; Wang, Y.-C.; Qiu, J.; Johnston-Peck, A. C.; You, B.; Guo, W.; DiCiaccio, B.; Qian, K.; Zhao, E. W.; et al. Nat. Mater. 2016, 15 (8), 889. doi: 10.1038/nmat4683(21) Zhai, Y.; DuChene, J. S.; Wang, Y.-C.; Qiu, J.; Johnston-Peck, A. C.; You, B.; Guo, W.; DiCiaccio, B.; Qian, K.; Zhao, E. W.; et al. Nat. Mater. 2016, 15 (8), 889. doi: 10.1038/nmat4683

    22. [22]

      (22) Uehara, N.; Sonoda, N.; Iwamatsu, T.; Haneishi, C.; Inagawa, A. Colloids Surf. A 2020, 585, 124113. doi: 10.1016/j.colsurfa.2019.124113(22) Uehara, N.; Sonoda, N.; Iwamatsu, T.; Haneishi, C.; Inagawa, A. Colloids Surf. A 2020, 585, 124113. doi: 10.1016/j.colsurfa.2019.124113

    23. [23]

      (23) Das, R. S.; Singh, B.; Banerjee, R.; Mukhopadhyay, S. Dalton Trans. 2013, 42 (11), 4068. doi: 10.1039/c2dt32007j(23) Das, R. S.; Singh, B.; Banerjee, R.; Mukhopadhyay, S. Dalton Trans. 2013, 42 (11), 4068. doi: 10.1039/c2dt32007j

    24. [24]

      (24) Zhang, Q.; Li, H.; Gao, P.; Wang, L. Chin. J. Catal. 2014, 35 (11), 1793. doi: 10.1016/s1872-2067(14)60203-5(24) Zhang, Q.; Li, H.; Gao, P.; Wang, L. Chin. J. Catal. 2014, 35 (11), 1793. doi: 10.1016/s1872-2067(14)60203-5

    25. [25]

      (25) Mei, S.; Qi, H.; Zhou, T.; Li, C. Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56 (44), 13645. doi: 10.1002/anie.201706180(25) Mei, S.; Qi, H.; Zhou, T.; Li, C. Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56 (44), 13645. doi: 10.1002/anie.201706180

    26. [26]

      (26) Zhao, N.; Peng, J.; Wang, J. P.; Zhai, M. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2022, 38 (4), 2004046. [赵娜, 彭静, 王建平, 翟茂林. 物理化学学报, 2022, 38 (4), 2004046.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202004046

    27. [27]

      (27) Prieto, G.; Tüysüz, H.; Duyckaerts, N.; Knossalla, J.; Wang, G.-H.; Schüth, F. Chem. Rev. 2016, 116 (22), 14056. doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00374(27) Prieto, G.; Tüysüz, H.; Duyckaerts, N.; Knossalla, J.; Wang, G.-H.; Schüth, F. Chem. Rev. 2016, 116 (22), 14056. doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00374

    28. [28]

      (28) Feng, R.; Wu, Y.; Wang, W.; Fang, Y.; Chen, M.; Xia, Y. J. Mol. Liq. 2022, 354, 118898. doi: 10.1016/j.molliq.2022.118898(28) Feng, R.; Wu, Y.; Wang, W.; Fang, Y.; Chen, M.; Xia, Y. J. Mol. Liq. 2022, 354, 118898. doi: 10.1016/j.molliq.2022.118898

    29. [29]

      (29) Feng, R.; Chen, M.; Fang, Y.; Fan, Y.; Xia, Y. Colloids Surf. A 2023, 671, 131585. doi: 10.1016/j.colsurfa.2023.131585(29) Feng, R.; Chen, M.; Fang, Y.; Fan, Y.; Xia, Y. Colloids Surf. A 2023, 671, 131585. doi: 10.1016/j.colsurfa.2023.131585

    30. [30]

      (30) Guo, S.; Dong, S.; Wang, E. Cryst. Growth Des. 2009, 9 (1), 372. doi: 10.1021/cg800583h(30) Guo, S.; Dong, S.; Wang, E. Cryst. Growth Des. 2009, 9 (1), 372. doi: 10.1021/cg800583h

    31. [31]

      (31) Li, Y.; Xu, R.; Bloor, D. M.; Penfold, J.; Holzwarth, J. F.; Jones, E. W. Langmuir 2000, 16 (23), 8677. doi: 10.1021/la000292h(31) Li, Y.; Xu, R.; Bloor, D. M.; Penfold, J.; Holzwarth, J. F.; Jones, E. W. Langmuir 2000, 16 (23), 8677. doi: 10.1021/la000292h

    32. [32]

      (32) Patel, A. S.; Juneja, S.; Kanaujia, P. K.; Maurya, V.; Prakash, G. V.; Chakraborti, A.; Bhattacharya, J. Nano-Struct. Nano-Objects 2018, 16, 329. doi: 10.1016/j.nanoso.2018.09.001(32) Patel, A. S.; Juneja, S.; Kanaujia, P. K.; Maurya, V.; Prakash, G. V.; Chakraborti, A.; Bhattacharya, J. Nano-Struct. Nano-Objects 2018, 16, 329. doi: 10.1016/j.nanoso.2018.09.001

    33. [33]

      (33) Ramos, R. M. C. R.; Jiang, W.; Heng, J. Z. X.; Ko, H. Y. Y.; Ye, E.; Regulacio, M. D. ACS Appl. Nano Mater. 2023, 6 (5), 3963. doi: 10.1021/acsanm.3c00192(33) Ramos, R. M. C. R.; Jiang, W.; Heng, J. Z. X.; Ko, H. Y. Y.; Ye, E.; Regulacio, M. D. ACS Appl. Nano Mater. 2023, 6 (5), 3963. doi: 10.1021/acsanm.3c00192

    34. [34]

      (34) Li, J.; Chang, M.; Zhou, X.; Li, D.; Li, Y. Mater. Res. Bull. 2014, 59, 1506. doi: 10.1016/j.materresbull.2014.07.017(34) Li, J.; Chang, M.; Zhou, X.; Li, D.; Li, Y. Mater. Res. Bull. 2014, 59, 1506. doi: 10.1016/j.materresbull.2014.07.017

    35. [35]

      (35) Sahu, B. K.; Dwivedi, A.; Pal, K. K.; Pandian, R.; Dhara, S.; Das, A. Appl. Surf. Sci. 2021, 537, 147615. doi: 10.1016/j.apsusc.2020.147615(35) Sahu, B. K.; Dwivedi, A.; Pal, K. K.; Pandian, R.; Dhara, S.; Das, A. Appl. Surf. Sci. 2021, 537, 147615. doi: 10.1016/j.apsusc.2020.147615

    36. [36]

      (36) Li, H.; Liu, H.; Qin, Y.; Mu, Y.; Fang, X.; Zhai, T.; Zhang, X. Plasmonics 2020, 15 (6), 2027. doi: 10.1007/s11468-020-01229-0(36) Li, H.; Liu, H.; Qin, Y.; Mu, Y.; Fang, X.; Zhai, T.; Zhang, X. Plasmonics 2020, 15 (6), 2027. doi: 10.1007/s11468-020-01229-0

    37. [37]

      (37) Kim, D.; Kim, J.; Henzie, J.; Ko, Y.; Lim, H.; Kwon, G.; Na, J.; Kim, H.-J.; Yamauchi, Y.; You, J. Chem. Eng. J. 2021, 419, 129445. doi: 10.1016/j.cej.2021.129445(37) Kim, D.; Kim, J.; Henzie, J.; Ko, Y.; Lim, H.; Kwon, G.; Na, J.; Kim, H.-J.; Yamauchi, Y.; You, J. Chem. Eng. J. 2021, 419, 129445. doi: 10.1016/j.cej.2021.129445

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  372
  • HTML全文浏览量:  29
文章相关
  • 发布日期:  2023-06-16
  • 收稿日期:  2023-04-07
  • 接受日期:  2023-06-07
  • 修回日期:  2023-06-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章