金纳米花由于其独特的光、电磁学性质,在表面增强拉曼散射(SERS)、催化、生物医学等领域具有重要的应用前景。种子生长法是制备高质量金纳米花的有效方法之一。通常可采用强配体作为模板剂,诱导生长溶液中还原的单体沿特定晶面在种子上沉积生长,从而得到金纳米花;或者利用强还原剂使生长溶液中的单体快速还原生成大量小金粒子,并在种子表面聚集形成金纳米花。抗坏血酸(AA)由于其绿色环保特性和良好的生物相容性,被认为是一种理想的还原剂。尽管文献中报道了不引入表面活性剂,以抗坏血酸与四氯金酸(HAu Cl4)为生长溶液制备金纳米花的方法,但其反应机制仍不清楚,尚不能在该体系中对金纳米花的形貌和光学性质进行有效的调控。本文采用种子生长法,利用AA为还原剂,对金纳米花的形成机理进行了系统、定量的研究,实现了金纳米花的可控制备。在此基础上,系统研究了金纳米花的光学性质和其SERS效应,为金纳米花的进一步应用提供了实验基础。1.以25 nm球形金粒子为种子,AA为还原剂,固定体系中金种子与HAu Cl4的浓度和比例,系统研究该体系中金纳米花的形成机制。研究发现,提高体系中AA浓度,可以降低新生成小粒子的稳定性,促使其在种子表面聚集成枝状结构,有利于金纳米花的形成;但高AA浓度会使体系p H值降低,促进金纳米花的粒子内熟化,不利于花枝的形成。AA浓度的变化会从两个方面影响金纳米花的形貌和光学性质。因此,协同改变AA浓度和生长溶液的p H值,可使金纳米花的枝长在9~22 nm之间可调,对应等离子体吸收在546~660 nm之间可调。SERS效应评价结果表明,AA还原法制备的金纳米花其表面更为“清洁”,对罗丹明6G探针分子具有更好的拉曼增强效果。2.在AA还原法合成金纳米花的过程中,AA作为一种弱配体,无法更进一步抑制金纳米花的粒子内熟化。实验引入了与金纳米粒子表面作用较强的柠檬酸钠(Na3Ct)为配体,进一步研究反应过程中生长、聚集以及粒子内熟化之间的关系。研究结果表明,Na3Ct的加入能够抑制金纳米花的粒子内熟化,但会增加小粒子自身的稳定性促进其自成核生长,不利于金纳米花的形成。但体系中高浓度AA的存在可以降低Na3Ct对小粒子的稳定作用,同时仍能发挥其抑制熟化的作用。因此,在高AA浓度条件下,协同改变体系p H值和Na3Ct的浓度,能够进一步拓展金纳米花形貌和光学性质的调控范围,金纳米花枝长在22~30 nm之间可调,对应等离子体吸收在660~720 nm之间可调。此外,通过离心清洗及配体交换的操作,能够有效去除Na3Ct对金纳米花表面活性的钝化。3.为了进一步拓宽金纳米花的光学性质,在AA还原法中,使用25-28 nm的球形金二聚体(dimer)为种子,制备了特殊形貌的金纳米花——哑铃型金纳米花。二聚体结构中,两个粒子之间电磁场叠加所产生的热点,与金纳米花花枝尖端的强电磁场热点相结合,在SERS等领域将有更大的应用潜质。结合对AA还原法制备金纳米花反应机制的理解,在高AA浓度下,通过改变体系p H值以及Na3Ct浓度,对哑铃型金纳米花的形貌和光学性质进行了一定范围内的调控。4.针对AA还原法合成的不同形貌及光学性质的金纳米花,对其SERS效应进行了系统、定量的测试和分析。其中包括:不同枝长的单核金纳米花、不同枝长的哑铃型金纳米花以及不同长度的哑铃型金纳米花。分析发现,相同尺寸的单核金纳米花,其SERS增强因子随花枝长度增长而逐渐增大;哑铃型金纳米花由于结合了二聚体和金纳米花的双重热点效应,其SERS增强因子大于球形金二聚体和单核金纳米花,且随着花枝增长逐渐增大。