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研究生： 邱瑋懿
Chiu, Wei-I
論文名稱： 以化學表面修飾法增強局部表面電漿共振感測器對氣體之反應
Surface Modification on Nanoparticles for Enhancing Localized Surface Plasmon Resonance Sensors
指導教授： 呂家榮
Lu, Chia-Jung
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2015
畢業學年度： 103
語文別： 中文
論文頁數： 110
中文關鍵詞： 表面電漿共振 、離子溶液 、奈米碳管 、奈米金粒子 、濕度感測器 、揮發性有機氣體
英文關鍵詞： Localized surface plasmon resonance, Volatile organic compounds, Ionic solution, Carbon nanotube, Nano Au, Humidity Sensor
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：148  下載：16 
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    • 本研究主要針對在奈米金薄膜外修飾其他物質，利用局部表面電漿共振(localized surface plasmon resonance : LSPR)原理來觀察其對感測器之改善，實驗分成三個部分，第一部分，以奈米碳管與奈米金之間形成多層結構，隨著層數提高，感測器所需要之玻璃片數也大幅減少，且提高了對氣體感測的靈敏度，增加了在LSPR感測器構型上更豐富的多變性。第二部分，以離子溶液塗佈於奈米金薄膜外，利用離子溶液本身良好的穩定性，以及對有機氣體的吸附能力，提高了對非極性氣體分子的感測能力，也提高了對氣體的感測訊號值。第三部分，以吸水性高分子與不同鹽類混和，製作濕度感測器，隨著鹽類本身具有不同的吸水性質，提高了感測器在不同濕度的靈敏度，最後將多種鹽類混和，達到製成感測範圍較廣的濕度感測器。

    In this research, we developed three kind of LSPR(Localized surface plasmon resonance) sensor by modify nano Au or coating others compounds. First of all, we use MPTMS modify Carbon nanotube that it can adsorb on nano Au. Repeat absorb carbon nanotube and nano Au Staggered. We got mutilayer gold/carbon nanotube LSPR sensor. It not only improve the sensitivity of VOCs also reduce the pieces of sensor.Second, we use ionic solution coating on nano particles.Ionic solution has low volatility, low inflammability,and stable at many physical properties. We take adventage of ionic solution can catch more VOCs that sensor can responses bigger signal. Finally, we use absorbent polymer mix salts to developed humidity sensor. Different kinds of salts has varied absorbing properties. We mix several kinds of salts in polymer make a humidity sensor wide sensing range.

    中文摘要.................................................ⅰ 英文摘要.................................................ⅱ 目錄....................................................ⅲ 圖目錄.................................................ⅶi 表目錄.................................................xv 第一章 緒論..............................................1 1.1研究背景..........................................1 1.2 奈米材料之基本性質................................3 1.2.1 奈米材料....................................3 1.2.2 量子尺寸效應................................4 1.2.3 奈米表面效應................................5 1.2.4 奈米金屬粒子之光學特性.......................6 1.3 表面電漿共振原理..................................9 1.3.1 漸逝波原理..................................9 1.3.2 金屬表面電漿原理............................11 1.3.3 表面電漿共振...............................13 1.3.4 局部表面電漿共振............................15 1.3.5 自組裝薄膜.................................17 1.3.6 吸附型態...................................19 1.4 LSPR感測器近年來之運用...........................21 1.4.1 起源......................................21 1.4.2 近年LSPR用於生化感測........................22 1.4.3 近年LSPR用於有機氣體感測....................24 第二章 實驗部分........................................28 2.1藥品與儀器設備...................................28 2.1.1 實驗藥品...................................28 2.1.2 實驗器材...................................30 2.1.3 儀器設備...................................31 2.2實驗步驟.........................................32 2.2.1 奈米金屬粒子合成............................32 2.2.2 玻璃片表面自組裝奈米金屬粒子流程.............34 2.2.3 奈米金/多壁奈米碳管多層自組裝流程............35 2.2.4 奈米金薄膜上塗佈離子溶液及高分子.............37 2.2.5 感測系統架設...............................38 2.2.6 光譜儀系統及計算............................40 2.2.7 實驗流程圖.................................44 第三章 結果與討論........................................47 3.1 各奈米粒子光譜圖.................................47 3.1.1 奈米金粒子溶液之分析........................47 3.1.2 奈米金殼粒子及奈米銀粒子溶液之分析............49 3.1.3 奈米金屬粒子自組裝於玻璃表面之分析............52 3.2 修飾上多壁奈米碳管之奈米金LSPR感測器分析...........54 3.2.1 多壁奈米碳管自組裝於奈米金粒子之分析..........54 3.2.2 金碳感測器偵測m-Xylene之分析................56 3.2.3 金碳感測器偵測各種氣體之分析.................58 3.2.4 金碳感測器氣體選擇性之分析...................62 3.2.5 玻片片數及訊號值之分析......................64 3.2.6 各層玻片之靈敏度............................65 3.3 修飾上離子溶液之LSPR感測器分析....................66 3.3.1 離子溶液之分析.............................66 3.3.2 離子溶液塗佈上奈米金殼粒子玻片之分析..........67 3.3.3 塗佈離子溶液於奈米金殼LSPR感測器之再現性......68 3.3.4 塗佈離子溶液於奈米金殼LSPR感測器之檢量線......70 3.3.5 離子溶液塗佈上奈米銀粒子玻片之光譜分析........72 3.3.6 塗佈離子溶液於奈米銀LSPR感測器之再現性........73 3.3.7 塗佈離子溶液於奈米銀LSPR感測器之檢量線........74 3.3.8 離子溶液塗佈上奈米金粒子玻片之光譜分析........75 3.3.9 塗佈離子溶液於奈米金LSPR感測器之再現性........76 3.3.10 塗佈離子溶液於奈米金LSPR感測器之檢量線.......77 3.3.11 對不同氣體感測選擇性及吸附時間之討論.........81 3.3.12 HMII對奈米金的溶解.......................83 3.3.13 奈米金粒子＋ HMII 之溶解效果...............85 3.3.14 奈米銀粒子＋ HMII 之溶解效果...............86 3.3.15 奈米金殼粒子＋HMII 之溶解效果...............87 3.4 濕度感測器......................................88 3.4.1 吸水性高分子之分析..........................88 3.4.2 LSPR感測器感測濕度之光譜變化................91 3.4.3 以奈米金感測器感測濕度......................92 3.4.4 吸水性高分子厚度之感測濕度分析...............93 3.4.5 吸水性高分子厚度之感測濕度檢量線分析..........95 3.4.6 各種鹽類吸水性質之分析......................96 3.4.7 塗佈上含鹽類吸水性高分子之感測濕度再現性分析..97 3.4.8 塗佈上含鹽類吸水性高分子之感測濕度分析.......100 3.4.9 混和鹽類之感測器分析.......................106 3.4.10 各種感測器之檢量極限分析...................107 第四章 結論............................................107 參考文獻...............................................109

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