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摘 要

近几十年来，由于石墨烯材料比表面积较大，吸附能力强，能富集目标分子，同时能增强体系的电学性能，因此，复合氧化石墨烯或还原氧化石墨烯的贵金属纳米棒已经成为了一个研究热点。此外，根据报道GO还有助于除去贵金属纳米颗粒表面的配体或表面活性剂。除了以上特质，二维石墨烯为研究拉曼探针的机理提供了很好的平台。对于SERS来说，研究的重点是如何获得良好的衬底。现在已经开发了几种不同类型底物的SERS用于检测各种分析物。传统的拉曼增强衬底是基于贵金属如银、金等粗糙表面为基础，依靠增强局部电磁场的巨大电磁机制产生增强拉曼散射的效果。与传统的金-拉曼增强衬底相比，金和其他材料的混合衬底表现出更好的性能。金纳米棒因为纵向表面等离子体带的部分激发，使其相比于金纳米粒子具有更好的增强特性，更适合作为拉曼增强的衬底。现在已经证明金纳米棒表现出比金纳米粒子更强的拉曼活性。与金纳米粒子周围的场增强相比，金纳米棒可以通过“避雷针效应”在其尖端表现出更大的电磁场增强，使得拉曼活性增加。此外，由于金纳米粒子聚集体的大表面积引起的结点密度增加，金纳米棒也表现出比金纳米粒子更强的拉曼增强效应。石墨烯复合金纳米棒（GO@GNRs）能够结合石墨烯和金纳米棒两者的优点，所以石墨烯作为近年来化学和生物研究中的拉曼热点使用受到越来越多的关注。

关键词：石墨烯复合金纳米棒； 拉曼散射； 电磁场增强

Preparation of gold nanorod hybrid material

Abstract

In recent decades,Because graphene materials have larger surface area and stronger adsorption capacity,they can enrich target molecules and enhance the electrical properties of the system. Therefore, noble metal nanorods containing graphene oxide or reduced graphene oxide have become a research hotspot.In addition,it has been reported that GO also helps to remove ligands or surfactants on the surfaces of noble metal nanoparticles. In addition to the above characteristics, 2D graphene provides a good platform for investigating the mechanism of Raman probes.For SERS, the focus of the study is how to obtain a good substrate. Several different types of substrate SERS have now been developed for the detection of various analytes. The traditional Raman reinforced substrate is based on the rough surface of base metals such as silver and gold, which takes advantage of the huge electromagnetic mechanism(EM). relying on the enhancement of local electromagnetic field. Compared with traditional surface-enhanced Raman-based scattering, the mixed substrates of gold and other materials show better performance. Because of tAuNRs exhibit stronger SERS activity thanAuNPs,which is due to the partial excitation of the longitudi-nal surface plasmon band ,Anisotropic metallic nanoparti-cles, such as gold nanorods, have unique characteris-tics that make them better candidates as SERS tags thanspherical gold nanoparticles. It has now been demonstrated that gold nanorods exhibit stronger Raman activity than gold nanoparticles.Compared with the field enhancement around gold nanoparticles, gold nanorods can exhibit greater electric field enhancement at their tip through the "lightning rod effect",resulting in increased Raman activity.In addition,gold nanorods also exhibit stronger Raman enhancement than gold nanoparticles because of the increased junction density caused by the large surface area of gold nanoparticle aggregates.Gold nanorods have received increasing attention as Raman hotspots in chemical and biological research in recent years.

Key words: gold nanorod hybrid material; SERS; Electromagnetic field enhancement

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 2

1.1 GO@GNRs的简介 2

1.2 GO的制备方法 2

1.3 GO的复合材料 4

1.3.1石墨烯金纳米棒复合材料 4

1.3.2 SERS 5

1.3.3 吸波材料 6

1.3.4 GO-轻金属基复合材料 6

1.3.5 GO与聚合物复合材料 7

1.4 GO及其复合材料的应用 7

1.5 本课题的内容和意义 8

第二章 实验内容及方法 9

2.1 GO@GNRs的合成 10

2.1.1 实验材料 10

2.1.2 实验仪器 11

2.1.3 实验步骤 11

2.1.4 GO@GNRs的检测 12

第三章 样品的检测与分析 13

3.1 GO@GNRs的红外光谱 13

3.2 GO-O-SH的量对合成体系的影响 14

3.2 生长溶液中氯金酸的量对GO@GNRs体系的影响 15

第四章 结论与展望 17

参考文献 18

致谢 19

第一章 文献综述

1.1 GO@GNRs的简介

石墨烯（GO）由于其特殊的二维晶格结构从而具有非凡的物理和化学性质，是现在科学研究热点。而金纳米拥有良好的生物兼容性和导电性，金纳米主要有两种形式：金纳米棒和金纳米粒子，其中金纳米棒的各项性能更好。因为石墨烯复合金纳米棒在实验中显示出更强的拉曼活性，所以石墨烯复合金纳米棒在各类传感器中有广泛的应用，在生物监测和环境分析等领域也有巨大的市场价值。

1.2 GO的制备方法

碳元素在生活中随处可见，即平凡又特殊。日常书写和记录中的铅笔，石墨就是铅笔笔芯的主要成分之一，松软的石墨就是一种常见的碳材料。而比各种坚硬材料的更加坚硬以至于可以切割它们的金刚石则是另外一种碳材料。在过去的几十年里，科学家即延续了对石墨、金刚石等传统石墨材料的研究，更是开展了对新兴的碳材料的研究，其中发现石墨烯就引起物理和化学工作者的巨大关注，石墨烯如图1-1所示，并在现在已经研发出多种合成方法。

图1-1 微观下的石墨烯

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