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经典晶体学生长理论提出,晶体的生长与系统中的过饱和度(σ)有关。不同的过饱和度驱动着不同形貌的纳米材料的生长。在系统中过饱和度较低的情况下,晶体的生长由螺旋位错驱动生长,目前由螺旋位错驱动的纳米材料已经广泛应用于纳米电子学、纳米光子学、太阳能转化以及化学和生物传感。本课题组已经利用光化学还原法在ZnO基底上合成了 Ag-Ag2O纳米颗粒多山丘状超结构,这种超结构是在螺旋位错的诱导下,通过BCF(Burton-Cabrera-Frank)生长机制主导的。由于贵金属纳米材料(尤其是Ag和Au)的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,使其能够广泛应用于催化、表面增强拉曼(SERS)和生物传感等方面。将各种形貌的银纳米材料作为SERS基底,并探究其SERS性能成为目前研究的热门。而由于银被氧化所导致的SERS活性的变化情况还缺乏充足的认识。本论文主要利用紫外光辐射硝酸银溶液的方法合成了 Ag-Ag2O-AgO纳米颗粒分级超结构,并探究了其在SERS基底方面的应用。主要研究内容如下:(1)零维(0D)Ag-Ag2O-AgO纳米颗粒分级超结构:我们利用254 nm紫外光辐射硝酸银溶液,合成了 OD Ag-Ag2O-AgO纳米颗粒分级超结构,XRD表明0D超结构主要是由Ag、Ag2O和AgO组成,其中Ag2O的相对含量最大,Ag和AgO的相对含量较小。0D超结构的合成主要是由螺旋位错驱动生长。我们通过改变反应时间探究了0D超结构的形貌演变过程,发现0D超结构是由一个立方体生长而来,在立方体的六个面上每个面都拥有螺旋位错,螺旋位错生长成生长小丘,随后超结构演变成表面粗糙的菱形十二面体形状,最终菱形十二面体的表面变得光滑。(2)一维(1D)Ag-Ag2O-AgO纳米颗粒分级超结构:我们通过改变硝酸银溶液的浓度,成功的合成了1D Ag-Ag2O-AgO纳米颗粒分级超结构。当系统中过饱和度较低时,在轴向螺旋位错的驱动下,晶体生长成1D管状超结构,随着紫外辐射时间的增加,系统中的过饱和度升高,管状超结构演变成棒状超结构。在这个转化过程中,螺旋位错驱动生长机制与逐层组装(LBL)生长机制共同驱动超结构的生长,此时,LBL生长机制占主导地位。我们探究了 1D超结构作为SERS基底的应用,发现吸附在1D管状超结构表面的探针分子苯硫酚(TP)的检测限(LOD)为10-7mol/L(M)。棒状超结构的分布特点是聚集体和孤立体超结构同时存在,我们发现吸附在聚集体表面的TP分子的信号强度高于吸附在孤立体表面的强度,这主要是因为在聚集体的分布区域,相邻的棒状超结构之间存在着大量的热点,使得电磁场能够得到更大程度的增强,表现出更好的SERS性能。(3)多形貌的Ag-Ag2O-AgO纳米颗粒分级超结构:我们在硝酸银溶液中加入一定量异丙醇,利用254 nm紫外辐射溶液得到了多形貌的超结构。XRD数据表明我们得到的样品中单质银的相对含量大大增加。利用加入异丙醇的硝酸银溶液我们也得到了 0D超结构,同时还得到了线状、片状以及树枝状超结构。异丙醇的加入使系统中的过饱和度处于不稳定的状态,我们认为这主要源于异丙醇的挥发作用。线状超结构生长时,系统中的过饱和度低于第一临界过饱和度(σ*),片状超结构所需要的过饱和度介于两个临界过饱和度之间,树枝状超结构形成时,系统中的过饱和度高于第二临界过饱和度(σ**)。