摘 要

Silver nanoparticles（AgNPs）也就是常说的银纳米颗粒，它具有独特的理化性质。将银纳米颗粒分散至其它基质内就可以获得含有银纳米颗粒的复合纳米材料，这些基质可以是无机物，也可以是有机物。经过这样复合之后可以充分发挥 AgNPs 与基质材料之间的协同作用，产生单一材料无法比拟的新奇的性能。本文将化学还原法、静电纺丝技术相结合来制备一种含有SERS配体的银纳米颗粒的纳米纤维。首先，我们选择聚丙烯腈来制备纯PAN纳米纤维。然后，我们要优化出一套最佳的PAN/AgNPs比例和适合这一比例的纺丝条件。最后，用该条件得到的纳米纤维就是我们想要的复合纳米材料，之后便可以进行拉曼测试，用其拉曼谱图制作出一副与之相对应的防伪条码。由于这种方法制得的复合纳米材料拉曼谱图的唯一性，所以获得的防伪条码是独一无二且难以复制的，防伪能力定会十分出众。我们把这一种类的纳米纤维称之为可编码型银纳米纤维，防伪条码便是它的防伪应用。

关键词：纳米纤维；静电纺丝；银纳米粒子；表面拉曼增强；防伪

Synthesis and application of Ag nanofibers anti-counterfeiting label

Abstract

Silver nanoparticles (AgNPs) has unique physical and chemical properties. Dispersing silver nanoparticles into other substrates allows the formation of composite nanomaterials containing silver nanoparticles. These substrates can not only be inorganic substance, but also organic matter. After such compounding, the synergistic effect between AgNPs and matrix materials can be fully exerted to produce novel properties that cannot be matched by a single material. In this paper, chemical reduction method and electrostatic nanospinning technology were combined to prepare a kind of nanofiber containing SERS ligands and silver nanoparticles.

Firstly, polyacrylonitrile will be chosen for the synthesis of pure PAN nanofibers. The next step is to find out the optimal ratio between PAN and AgNPs. In the same time, based on the test data, a suitable spinning conditions for this ratio is given. Finally, the nanofiber obtained by this condition is the composite nanomaterial we want. The next, We will carry on the Raman test to the nano-fiber, and make a pair of corresponding anti-counterfeiting bar code with its Raman spectrum. Due to the uniqueness of Raman spectra of composite nanomaterials obtained by this method, the anti-counterfeiting bar code isthe one and only without copies. Obviously its ability of anti-fake is highly extraordinary.

This kind of nanofiber is named as codable silver nanofiber, and the only anti-counterfeiting bar code of it is its anti-counterfeiting application.

Keywords：Nanofibers; Electrospinning; Silver nanoparticles; SERS; Anti-counterfeiting

目录

可编码型银纳米纤维的制备及其防伪应用 II

摘 要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1纳米材料进展 1

1.2银纳米颗粒 1

1.2.1 银纳米颗粒简介 1

1.2.2 银纳米颗粒的合成 1

1.2.3 银纳米颗粒的性质 2

1.4纳米纤维（Nanofiber） 2

1.4.1 纳米纤维 2

1.4.2 静电纺丝技术 2

1.4.3 静电纺丝技术原理 错误!未定义书签。

1.4.4 用静电纺丝制作功能性材料 3

1.5 表面拉曼增强（SERS） 4

1.5.1表面拉曼增强性质 4

1.5.2 纳米纤维的拉曼测试 5

1.6 Au@Ag NPs用于制作防伪标签的可能性 5

1.7 银纳米颗粒与PAN纳米纤维的结合 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验材料与仪器 7

2.1.1 仪器与试剂 7

2.1.2 紫外可见吸收光谱法 8

2.1.3 SEM与TEM 8

2.2实验内容 8

2.2.1 15 nm Au纳米颗粒的制备 8

2.2.2 60nm Au@Ag纳米颗粒的制备 9

2.2.3 PAN纺丝液的配制 9

2.2.4 Au@Ag 纳米颗粒上修饰 SERS配体 10

2.2.5 Au@Ag NPs/PAN 纳米纤维的制备 10

2.2.6 Au@Ag NPs/PAN 纳米纤维的制备的扩展 10

2.2.7 测试与表征 11

第三章 结果与讨论 12

3.1紫外可见光谱分析 12

3.2 扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征 13

3.3样品的SERS表征 15

第四章 结论与展望 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 绪论

1.1纳米材料进展

20世纪50年代以后，随着高科技电子，激光技术，光电，传感器技术，空间技术和生物医学工程的快速发展，具有不同的物理性质，化学性质和人类生物学特性的功能材料被频频使用。随着不断的开发，它们的品种和应用变得越来越广泛，在经济和技术发展中的作用正在逐步增加。新世纪以来，纳米功能材料因其独特的性质而促进了研究人员对超微物质的追求，他们已经在世界范围内开发了具有不同性质的各种形式的纳米材料。纳米材料是一种新型材料，人们正在开发新的用途。虽然纳米材料在工业中没有广泛使用，但它们的特殊性能决定了以后肯定会普及。近年来，人们一直在密切关注纳米复合材料的研究，它注定会给材料科学领域的人们带来更多的惊喜。^[1]本文介绍了具有表面增强拉曼配体的银纳米纤维的制备及其在防伪方面的应用。

1.2银纳米颗粒

1.2.1 银纳米颗粒简介

纳米颗粒（nanoparticles）英文缩写为 NPs，材料中的意思是三维尺寸在1纳米至100纳米尺度范围内的颗粒 ^[2]。纳米颗粒大多数性质是与宏观物体的整体性质相似，但还有着一些新颖的性能优势。这是因为物质在达到纳米尺度时可以表现出表面效应。它们具有很大的比表面积，不管是在粒子表面原子无序排列的纳米颗粒，还是在高能量亚稳状态下的纳米颗粒，活性都会大大提高。文中所述纳米颗粒具有许多意想不到的物理化学性质，例如，具有纳米级的陶瓷颗粒可以压制成具有延展性和韧性强陶瓷材料，这是因为纳米粒子是处于亚稳状态，当对表面原子施加外力时，表面原子进行简单的迁移运动，能够显示出上述优异性能。纳米颗粒的研究工作，尤其是对银纳米粒子（AgNPs）的研究由于其独特的性质而受到特别关注。

1.2.2 银纳米颗粒的合成

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