SiO₂@Au复合粒子是以二氧化硅为核,在其表面形成金包覆层的一种核-壳型复合粒子,这种复合粒子不仅仅具有与各组分不同的多样性质,而且由于各组分间的协同作用、界面性质、与核壳材料形貌有关的特殊性质,使其在生物医学、催化、光电子学等领域有着极广泛的应用。种子生长法是制备SiO₂@Au复合粒子最为常用的一种方法。这种方法是1998年由Halas工作小组提出的,分为二氧化硅制备、修饰、表面吸附预先制备的金纳米粒子,以及在K2CO3-HAu Cl4混合溶液中继续生长等步骤。利用这种方法,通过改变生长溶液、采用不同的还原剂或者调节生长溶液中K2CO3浓度、生长溶液与种子的比例、改变反应物与还原剂的加入次序均可得到不同形貌以及光学性质的SiO₂@Au复合粒子。虽然目前关于SiO₂@Au复合粒子的报道很多,但是对于传统制备方法中粒子形成机制目前还不是完全清楚,而且相关研究也较少。本论文从最常用的种子生长法制备SiO₂@Au复合粒子出发,深入研究了该反应过程中相关因素对复合粒子形貌的影响。并以此为基础,通过改变生长溶液的组成进一步理解形貌调控的机制,为不同形貌以及光学性质的核-壳型复合粒子的制备奠定基础。1.我们首先对种子生长法中SiO₂@Au的生长过程进行研究。以表面吸附金纳米粒子的二氧化硅为种子,K2CO3-HAu Cl4混合物为生长溶液,盐酸羟胺为还原剂制备SiO₂@Au复合粒子。通过改变生长溶液中K2CO3的浓度研究影响SiO₂@Au粒子最终形貌的因素。研究发现K2CO3浓度较低时,种子粒子以及溶液中新生成的金粒子不稳定容易聚集,并且较低K2CO3浓度使得体系缓冲能力差、反应前后p H值变化很大、粒子易熟化,最终形成未完全包覆的粗糙表面;K2CO3浓度较高时,导致体系p H值升高,粒子的稳定性升高,初级粒子在种子表面随机附着形成相对完整的核-壳结构。本章对于种子生长法制备的SiO₂@Au复合粒子形成机制的理解将有助于进一步调控复合粒子的结构及光学性质。2.通过第二章对反应过程的理解,针对K2CO3-HAu Cl4生长溶液中缺少金纳米粒子的稳定剂问题,在第三章改变生长溶液的组成,选择具有稳定作用的柠檬酸钠与氯金酸混合物作为生长溶液,进一步提高初级金粒子的稳定性。结果表明,柠檬酸钠的加入量影响反应中形成的初级金粒子在种子表面的沉积方式:在低Na3Cit/HAu Cl4比例时,初级金粒子沉积在二氧化硅表面的金核点上,形成分散的岛状包覆层;在Na3Cit/HAu Cl4比例较高时,初级金粒子沉积在原有金核点之间的空隙中,形成完整紧密的金包覆层。这种利用柠檬酸钠调控的方法能够精确调控SiO₂@Au粒子的形貌,并且扩大了金纳米材料表面等离子体共振的调控范围。3.在前两章的工作中,我们发现在反应过程中初级金纳米粒子的稳定性对最终得到的复合粒子形貌具有明显的决定作用,在本章中我们以前两章的结论为基础,将多齿配体组氨酸与氯金酸混合物作为生长溶液,调节Au3+的活性以及金粒子的稳定性。结果表明,生长溶液p H值较低时,由于粒子稳定性较差得到不连续的形貌;生长溶液p H值在6.0⁹.0范围内得到壳层状形貌;p H值较高时,溶液中新生成的金纳米粒子间发生相互作用,得到刺状形貌。这一结果进一步加深了对粒子合成过程机制的理解,同时由于引入生物分子,对粒子稳定性以及在生物医用领域的应用进行进一步的优化。4.对于SiO₂@Au复合材料来说,其表面性质,表面修饰层的组成、结构都会对其性质以及进一步应用产生巨大的影响。所以在第五章中我们利用上述三章得到的三种表面性质不同的SiO₂@Au复合粒子进一步研究,在不同溶液p H值条件下考查对硝基苯胺还原反应的催化活性差异。结果表明SiO₂@Au复合粒子表面的组氨酸配体容易被替换,所以能够增加对硝基苯胺在粒子表面的吸附量,使其具有较高的活性。本章研究为SiO₂@Au复合粒子的实际应用提供有益参考。