银纳米片的研究进展

doi:10.3866/PKU.WHXB201208132

摘要/Abstract

摘要：

金属纳米材料具有不同于宏观块体材料的特殊性质. 在银纳米结构中, 银纳米片因其独特的形貌依赖光学性质备受关注, 该特性已在离子检测、分子染色、表面增强拉曼光谱(SERS)、表面荧光增强、生物医学等领域显示了重要应用价值. 本文从银纳米片的制备方法入手, 首先综述了银纳米片的各种制备方法以及实验条件(如光照的波长、表面活性剂种类、还原剂种类)对产物形貌的影响. 其次介绍了银纳米片的奇特光学性质, 总结了银纳米片的几种重要生长机制, 最后介绍了银纳米片的应用价值, 并对银纳米片的研究前景做了展望.

关键词: 银纳米片, 制备, 光学性质, 生长机制, 堆垛层错

Abstract:

Metal nanostructures have unique properties that differ from their bulk structures. Among the various silver nanostructures, silver nanoplates have attracted considerable attention because of their shape-dependent optical properties, which have many applications in fields, such as ionic sensing, coloration, surface enhanced Raman spectroscopy (SERS), surface-enhanced fluoroscopy, and biomedicine. We began with the synthesis methods of silver nanoplates, and then gave a brief overview of the research advances of silver nanoplates, including the synthesis methods of silver nanoplates and the influence of experimental conditions, such as illumination, surfactant, and reducing agent, on the morphologies of the products. Then, we summarized the shape-dependent optical property and some important growth mechanisms of silver nanoplates. Finally, we introduced some potential applications of silver nanoplates, followed by summary and outlook for the research in the field.

Key words: Silver nanoplate, Synthesis, Optical property, Growth mechanism, Stacking fault

MSC2000:

O648

莫博, 阚彩侠, 柯善林, 从博, 徐丽红. 银纳米片的研究进展[J]. 物理化学学报, 2012, 28(11): 2511-2524.

MO Bo, KAN Cai-Xia, KE Shan-Lin, CONG Bo, XU Li-Hong. Research Progress in Silver Nanoplates[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2012, 28(11): 2511-2524.

参考文献

(1) Lal, S.; Link, S.; Halas, N. J. Nat. Photonics 2007, 1, 641.doi: 10.1038/nphoton.2007.223
(2) Eustis, S.; El-Sayed, M. A. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 209.doi: 10.1039/b514191e
(3) Chang, L. T.; Yen, C. C. J. Appl. Polym. Sci. 1995, 55, 371.doi: 10.1002/app.1995.070550219
(4) Daniel, M. C.; AStruc, D. Chem. Rev. 2004, 104, 293. doi: 10.1021/cr030698+
(5) Burda, C.; Chen, X. B.; Narayanan, R.; El-sayed, M. A. Chem. Rev. 2005, 105, 1025. doi: 10.1021/cr030063a
(6) Duan, J. Y.; Zhang, Q. X.;Wang, Y. L.; Guan, J. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 1405. [段君元, 章桥新, 王一龙,官建国. 物理化学学报, 2009, 25, 1405.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090731
(7) Gao, C. B.; Lu, Z. D.; Liu, Y.; Zhang, Q.; Chi, M. F.; Cheng, Q.;Yin, Y. D. Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 5629. doi: 10.1002/anie.201108971
(8) Liz-Marzén, L. M. Mater. Today 2004, 7, 26.
(9) Sarkar, P.; Bhui, D. K.; Bar, H.; Sahoo, G. P.; Samanta, S.; Pyne,S.; Misra, A. Plasmonics 2011, 6, 43. doi: 10.1007/s11468-010-9167-2
(10) Zhang,W.;Wang, C.; Zhou,W.; Yue, Z.; Liu, G. H. Appl. Mech. Mater. 2012, 110 -116, 3860.
(11) Vial, A.; Laroche, T. Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2008, 93, 139.doi: 10.1007/s00340-008-3202-4
(12) Goebl, J.; Zhang, Q.; He, L.; Yin, Y. D. Angew. Chem. Int. Edit.2012, 52, 552.
(13) Zijlstra, P.; Chon, J.W. M.; Gu, M. Nature 2009, 459, 410. doi: 10.1038/nature08053
(14) Larsson, E. M.; Langhammer, C.; Zoric, I.; Kasemo, B. Science2009, 326, 1091. doi: 10.1126/science.1176593
(15) Okamoto, H.; Imura, K. Prog. Surf. Sci. 2009, 84, 199. doi: 10.1016/j.progsurf.2009.03.003
(16) Tirtha, S.; Basudeb, K. Solid State Sci. 2009, 11, 1044. doi: 10.1016/j.solidstatesciences.2009.02.007
(17) Huang, F. M.; Baumberg, J. J. Nano Lett. 2010, 10, 1787.doi: 10.1021/nl1004114
(18) Jensen, T. R.; Duval, M. L.; Kelly, K. L.; Lazarides, A. A.;Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Phys. Chem. B 1999, 103,9846. doi: 10.1021/jp9926802
(19) Cui, L.; Mahajan, S.; Cole, R. M.; Soares, B.; Bartlett, P. N.;Baumberg, J. J.; Hayward, I. P.; Ren, B.; Russell, A. E.; Tian, Z.Q. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 1023
(20) Chen, X. H.; Xie, J. S.; Hu, J. Q.; Feng, X. M.; Li, A. Q. J. Phys. D: Appl. Phys. 2010, 43, 115403. doi: 10.1088/0022-3727/43/11/115403
(21) Zhang, J.; Langille, M. R.; Mirkin, C. A. Nano Lett. 2011, 11,2495. doi: 10.1021/nl2009789
(22) Millstone, J. E.; Hurst, S. J.; Métraux, G. S.; Cutler, J. I.;Mirkin, C. A. Small 2009, 5, 646. doi: 10.1002/smll.v5:6
(23) Panfilova, E.; Shirokov, A.; Khlebtsov, B.; Matora, L.;Khlebtsov, N. Nano Research 2012, 5, 124. doi: 10.1007/s12274-012-0193-6
(24) Zhu, J. J.; Kan, C. X.; Zhu, X. G.;Wan, J. G.; Han, M.; Zhao,Y.;Wang, B. L.;Wang, G. H. J. Mater. Res. 2007, 22, 1579.doi: 10.1557/JMR.2007.0192
(25) Zhang, Q. A.; Li,W. Y.; Moran, C.; Zeng, J.; Chen, J. Y.;Wen,L. P.; Xia, Y. N. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11372. doi: 10.1021/ja104931h
(26) Li, Y.; Qian, F.; Xiang, J.; Lieber, C. M. Mater. Today 2006, 9,18.
(27) Garnett, E. C.; Cai,W. S.; Cha, J. J.; Mahmood, F.; Connor, S.T.; Christoforo, M. G.; Cui, Y.; MGehee, M. D.; Brongersma,M. L. Nat. Mater. 2012, 11, 241. doi: 10.1038/nmat3238
(28) Zhang, Q.; Hu, Y. X.; Guo, S. R.; Goebl, J.; Yin, Y. D. Nano Lett. 2010, 10, 5037. doi: 10.1021/nl1032233
(29) Zeng, J.; Xia, X. H.; Rycenga, M.; Henneghan, P.; Li, Q. G.;Xia, Y. N. Angew. Chem., Int. Edit. 2011, 50, 244. doi: 10.1002/anie.v50.1
(30) Zhang, Q.; Ge, J. P.; Pham, T.; Goebl, J.; Hu, Y. X.; Lu, Z.; Yin,Y. D. Angew. Chem. Int. Edit. 2009, 48, 3516. doi: 10.1002/anie.v48:19
(31) Fang, J. X.; Ding, B. J.; Song, X. P. Cryst. Growth Des. 2008, 8,3616. doi: 10.1021/cg8001543
(32) Xu, R.; Ma, J.; Sun, X. C. Chen, Z. P.; Jiang, X. L.; Guo, Z. R.;Huang, L.; Li, Y.;Wang, M.;Wang, C. L.; Liu, J.W.; Fan, X.;Gu, J. Y.; Chen, X.; Zhang, Y.; Gu, N. Cell Res. 2009, 19, 1031.doi: 10.1038/cr.2009.89
(33) Sun, Y. G.;Wiederrecht, G. P. Small 2007, 3, 1964. doi: 10.1002/(ISSN)1613-6829
(34) Aslan, K.; Lakowicz, J. R.; Geddes, C. D. J. Phys. Chem. B2005, 109, 6247. doi: 10.1021/jp044235z
(35) Wu, X. M.; Redmond, P. L.; Liu, H. T.; Chen, Y. H.;Steigerwald, M.; Brus, L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9500.doi: 10.1021/ja8018669
(36) Jin, R. C.; Cao, Y.W.; Mirkin, C. A.; Kelly, K. L.; Schatz, G. C.;Zheng, J. G. Science 2001, 294, 1901. doi: 10.1126/science.1066541
(37) Maillard, M.; Huang, P. R.; Brus, L. Nano Lett. 2003, 3, 1611.doi: 10.1021/nl034666d
(38) Tang, B.; Xu, S. P.; An, J.; Zhao, B.; Xu,W. Q. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7025. doi: 10.1021/jp810711a
(39) Bastys, V.; Pastoriza-Santos, I.; Rodriguez-Gonzalez, B.;Vaisnoras, R.; Liz-Marzan, L. M. Adv. Funct. Mater. 2006, 16,766. doi: 10.1016/j.matel.2005.10.025
(40) Tian, X. L.; Chen, K.; Cao, G. Y. Mater. Lett. 2005, 60, 828.
(41) Xue, C.; Mirkin, A. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 2036.doi: 10.1039/b705253g
(42) Xiong, Y. J.; Siekkinen, A. R.;Wang, J. G.; Yin, Y. D.; Kim, M.J.; Xia, Y. N. J. Mater. Chem. 2007, 17, 2600. doi: 10.1039/b705253g
(43) Frank, A. J.; Cathcart, N.; Maly, K. E.; Kitaev, V. J. Chem. Educ. 2010, 87, 1098. doi: 10.1021/ed100166g
(44) Zeng, J.; Tao, J.; Li,W. Y.; Grant, J.;Wang, P.; Zhu, Y. M.; Xia,Y. N. Chem. Asian J. 2011, 6, 376. doi: 10.1002/asia.201000728
(45) Dong, X. Y.; Ji, X. H.; Jing, J.; Li, M. Y.; Li, J.; Yang,W. S.J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2070. doi: 10.1021/jp909964k
(46) Lai,W. Z.; Zhao,W.; Yang, R.; Li, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin.2010, 26, 1177. [赖文忠, 赵威, 杨容, 李星国. 物理化学学报, 2010, 26, 1177.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100437
(47) He, X.; Zhao, X. J.; Li, Y. Z.; Sui, X. T. J. Mater. Res. 2009, 24,2200. doi: 10.1557/jmr.2009.0264
(48) Chen, S. H.; Carroll, D. L. Nano Lett. 2002, 2, 1003. doi: 10.1021/nl025674h
(49) Yener, D. O.; Sindel, J.; Randall, C. A.; Adair, J. H. Langmuir2002, 18, 8692. doi: 10.1021/la011229a
(50) Bohren, C. F.; Huffman, D. R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles;Wiley: New York, 1983; pp 110-225.
(51) Sun, Y. G.; Mayers, B.; Xia, Y. N. Nano Lett. 2003, 3, 675. doi: 10.1021/nl034140t
(52) Yang, G.W.; Li, H. L. Mater. Lett. 2008, 62, 2189. doi: 10.1016/j.matlet.2007.11.046
(53) Jin, R. C.; Cao, Y. C.; Hao, E. C.; Métraux, G. S.; Schatz, G. C.;Mirkin, C. A. Nature 2003, 425, 487. doi: 10.1038/nature02020
(54) Zhang, J. A.; Langille, M. R.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc.2010, 132, 12502. doi: 10.1021/ja106008b
(55) Xue, C.; Métraux, G. S.; Millstone, J. E.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8337. doi: 10.1021/ja8005258
(56) Métraux, G. S.; Mirkin, C. A. Adv. Mater. 2005, 17, 412. doi: 10.1002/(ISSN)1521-4095
(57) Vamathevan, V.; Amal, R.; Beydoun, D.; Low, G.; McEvoy, S.J. Photochem. Photobiol. A 2002, 148, 233. doi: 10.1016/S1010-6030(02)00049-7
(58) Guo, B.; Tang, Y. J.; Luo, J. S.; Cheng, J. P. Precious Metals2008, 29, 5. [郭斌, 唐永健, 罗江山, 程建平. 贵金属,2008, 29, 5.]
(59) Zhang, Q.; Li, N.; Goebl, J.; Lu, Z. D.; Yin, Y. D. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18931. doi: 10.1021/ja2080345
(60) Pastoriza-Santos, I.; Liz-Marzán, L. M. Nano Lett. 2002, 2,903. doi: 10.1021/nl025638i
(61) Maillard, M.; Giorgio, S.; Pileni, M. P. Adv. Mater. 2002, 14,1084.
(62) Xiong, Y. J.;Washio, I.; Chen, J. Y.; Cai, H. G.; Li, Z. Y.; Xia,Y. N. Langmuir 2006, 22, 8563. doi: 10.1021/la061323x
(63) Washio, I.; Xiong, Y. J.; Yin, Y. D. Adv. Mater. 2006, 18, 1745.doi: 10.1002/(ISSN)1521-4095
(64) Kan, C. X.;Wang, C. S.; Zhu, J. J.; Li, H. C. J. Solid State Chem. 2010, 183, 858. doi: 10.1016/j.jssc.2010.01.021
(65) Kan, C. X.; Zhu, J. J.; Zhu, X. G. J. Phys. D: Appl. Phys. 2008,41, 155304. doi: 10.1088/0022-3727/41/15/155304
(66) Zeng, J.; Zheng, Y. Q.; Rycenga, M.; Tao, J.; Li, Z. Y.; Zhang,Q. A.; Zhu, Y. M.; Xia, Y. N. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132,8552. doi: 10.1021/ja103655f
(67) Ledwith, D. M.; Whelan, A. M.; Kelly, J. M. J. Mater. Chem.2007, 17, 2459. doi: 10.1039/b702141k
(68) Wang, Y. X.; Fang, J. Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 992.doi: 10.1002/anie.v50.5
(69) Yi, Z.; Niu, G.; Han, S. J.; Luo, J. S.; Chen, S. J.; Ye, X.; Yi, Y.G.; Tang, Y. J. J. Cent. South Univ. Technol. 2011, 18, 1365.doi: 10.1007/s11771-011-0847-7
(70) Yacaman, M. J.; Ascencio, J. A.; Liu, H. B.; Gardea-Torresdey,J. J. Vac. Sci. Technol. B 2001, 19, 1091. doi: 10.1116/1.1387089
(71) Xiong, Y.;Washio, I.; Chen, J.; Sadilek, M.; Xia, Y. N. Angew. Chem., Int. Edit. 2007, 47, 5005.
(72) Poul, M. Langmuir 1996, 12, 788. doi: 10.1021/la9502711
(73) Liu, Z.; Zhou, H.; Lim, Y. S.; Song, J. H.; Piao, L. H; Kim, S.H. Langmuir 2012, 28, 9244.
(74) Shuford, K. L.; Ratner, M. A.; Schatz, G. C. J. Chem. Phys.2005, 123, 114713. doi: 10.1063/1.2046633
(75) Wiley, B. J.; Im, S. H.; Li, Z. Y.; McLellan, J.; Siekkinen, A.;Xia, Y. N. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15666. doi: 10.1021/jp0608628
(76) Liz-Marzán, L. M. Langmuir 2006, 22, 32. doi: 10.1021/la0513353
(77) Xia, X. H.; Zeng, J.; Oetjen, L. K.; Li, Q.; Xia, Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1793. doi: 10.1021/ja210047e
(78) Yuan, L.; Zhu, J.; Ren, Y. J.; Bai, S.W. J. Nanopart. Res. 2011,13, 6305. doi: 10.1007/s11051-011-0600-z
(79) Ditlbacher, H.; Hohenau, A.;Wagner, D.; Kreibig, U.; Rogers,M.; Hofer, F.; Aussenegg, F. R.; Krenn, J. R. Phys. Rev. Lett.2005, 95, 257403. doi: 10.1103/PhysRevLett.95.257403
(80) Pietrobon, B.; McEachran, M.; Kitaev, V. ACS Nano 2009, 3,21. doi: 10.1021/nn800591y
(81) Bonacina, L.; Callegari, A.; Bonati, C.; van Mourik, F.;Chergui, M. Nano Lett. 2006, 6, 7. doi: 10.1021/nl052131+
(82) Lai, Y. C.; Pan,W. X.; Zhang, D. J.; Zhan, J. H. Nanoscale2011, 3, 2134. doi: 10.1039/c0nr01030h
(83) Hao, E. C.; Kelly, K. L.; Hupp, J. T.; Schatz, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 15182 doi: 10.1021/ja028336r
(84) Chen, S. H.; Fan, Z. Y.; Carroll, D. L. J. Phys. Chem. B 2002,106, 10777.
(85) Yang, Y.; Matsubara, S.; Xiong, L. M.; Hayakawa, T.; Nogami,M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 9095. doi: 10.1021/jp068859b
(86) Sherry, L. J.; Jin, R. C.; Mirkin, C. A.; Schatz, G. C.; VanDuyne, R. P. Nano Lett. 2006, 6, 2060.
(87) Link, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4212.doi: 10.1021/jp984796o
(88) Sonnichsen, C.; Franzl, T.;Wilk, T.; von Plessen, G.;Feldmann, J.;Wilson, O.; Mulvaney, P. Phys. Rev. Lett. 2002,88, 077402. doi: 10.1103/PhysRevLett.88.077402
(89) Hao, E.; Schatz, G. C.; Hupp, J. T. J. Fluoresc. 2004, 14, 331.doi: 10.1023/B:JOFL.0000031815.71450.74
(90) Kelly, K. L.; Coronado, E.; Zhao, L. L.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 668.
(91) Ye, J.; Chen, C.; Van Roy,W.; Van Dorpe, P.; Maes, G.;Borghs, G. Nanotechnology 2008, 19, 325702. doi: 10.1088/0957-4484/19/32/325702
(92) Lofton, C.; Sigmund,W. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1197.doi: 10.1002/(ISSN)1616-3028
(93) Rocha, T. C. R.; Zanchet, D. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 6989.
(94) Aherne, D.; Ledwith, D. M.; Gara, M.; Kelly, J. M. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2005. doi: 10.1002/adfm.v18:14
(95) Jiang, X. C.; Zeng, Q. H.; Yu, A. B. Langmuir 2007, 23, 2218.doi: 10.1021/la062797z
(96) An, J.; Tang, B.; Zheng, X. L.; Zhou, J.; Dong, F. X.; Xu, S. P.;Wang, Y.; Zhao, B.; Xu,W. Q. J. Phys. Chem. C 2008, 112,15176. doi: 10.1021/jp802694p
(97) Wang, Z. L. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1153. doi: 10.1021/jp993593c
(98) Cathcart, N.; Frank, A. J.; Kitaev, V. Chem. Commun. 2009,7170.
(99) Jiang, X. C.; Yu, A. B. Langmuir 2008, 24, 4300. doi: 10.1021/la7032252
(100) Tang, B.;Wang, J. F.; Xu, S. P.; Afrin, T.; Xu,W. Q.; Sun, L.;Wang, X. G. J. Colloid Interface Sci. 2011, 356, 513. doi: 10.1016/j.jcis.2011.01.054
(101) Zeng, J.; Xia, X. H.; Rycenga, M.; Henneghan, P.; Li, Q. G.;Xia, Y. N. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 244. doi: 10.1002/anie.v50.1
(102) Le, F.; Lwin, N. Z.; Steele, J. M.; Kall, M.; Halas, N. J.;Nordlander, P. Nano Lett. 2005, 5, 2009. doi: 10.1021/nl0515100
(103) Homan, K. A.; Souza, M.; Truby, R.; Luke, G. P.; Green, C.;Vreeland, E.; Emelianov, S. ACS Nano 2012, 6, 641.

[1]	周航, 焦琨. 烯碳材料改性有机高性能纤维：制备、性能及应用[J]. 物理化学学报, 2022, 38(9): 2111041 - .
[2]	张勇, 陆浩杰, 梁晓平, 张明超, 梁华润, 张莹莹. 蚕丝基智能纤维及织物：潜力、现状与未来展望[J]. 物理化学学报, 2022, 38(9): 2103034 - .
[3]	吴昆杰, 张永毅, 勇振中, 李清文. 碳纳米管纤维的连续制备及高性能化[J]. 物理化学学报, 2022, 38(9): 2106034 - .
[4]	林飞宇, 杨英, 朱从潭, 陈甜, 马书鹏, 罗媛, 朱刘, 郭学益. 湿空气下制备稳定的CsPbI₂Br钙钛矿太阳电池[J]. 物理化学学报, 2022, 38(4): 2005007 - .
[5]	蹇木强, 张莹莹, 刘忠范. 石墨烯纤维：制备、性能与应用[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2007093 - .
[6]	姜蓓, 孙靖宇, 刘忠范. 石墨烯晶圆的制备：从高品质到规模化[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2007068 - .
[7]	姜美慧, 盛利志, 王超, 江丽丽, 范壮军. 超级电容器用石墨烯薄膜：制备、基元结构及表面调控[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2012085 - .
[8]	刘晓婷, 张金灿, 陈恒, 刘忠范. 超洁净石墨烯薄膜的制备方法[J]. 物理化学学报, 2022, 38(1): 2012047 - .
[9]	陈恒, 张金灿, 刘晓婷, 刘忠范. 气相反应对CVD生长石墨烯的影响[J]. 物理化学学报, 2022, 38(1): 2101053 - .
[10]	马英杰, 智林杰. 功能化石墨烯材料：定义、分类及制备策略[J]. 物理化学学报, 2022, 38(1): 2101004 - .
[11]	樊润林, 彭宇航, 田豪, 郑俊生, 明平文, 张存满. 燃料电池复合石墨双极板基材的研究进展：材料、结构与性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(9): 2009095 - .
[12]	李天, 郝晓杰, 白莎, 赵宇飞, 宋宇飞. 单层类水滑石纳米片的可控合成及规模生产展望[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 1912005 - .
[13]	凌云云, 夏云生. 金纳米复合材料：制备、性质及其癌症诊疗应用[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 1912006 - .
[14]	苗静,郭睿凤,刘志宏. BaO∙4B₂O₃∙5H₂O纳米材料的制备及其对聚丙烯阻燃性能的热分解动力学方法评价[J]. 物理化学学报, 2020, 36(6): 1905052 - .
[15]	张树辰,张娜,张锦. 碳纳米管可控制备的过去、现在和未来[J]. 物理化学学报, 2020, 36(1): 1907021 - .