結果與討論

4-1 單分散二氧化矽球

圖 37 為使用 Stöber 溶膠凝膠法以 40mL 無水乙醇、3mL 氨水、2mL TEOS 在室溫下攪拌反應 24 小時的二氧化矽粒子(尺寸較小之二氧化矽球合成時不需 要分為溶液一和溶液二，直接混合反應即可)，經由 Image J 程式計算後，得知 粒徑大小約為 145±16nm，因為粒徑小不易觀察後續生長在表面上的奈米銀如圖 38，顆粒大小也較不均勻，因此調整了實驗參數去製備出尺寸較大的二氧化矽 球。

圖 37. 小尺寸二氧化矽球之 TEM 影像

圖 38. 小尺寸二氧化矽球/奈米金種/奈米銀之 TEM 影像

37

圖 39、40、41 為大尺寸二氧化矽球，由溶液(二)：58mL 無水乙醇和 6mL TEOS，

將溶液(二) 以 0.5 mL/min(一次加入)加入至溶液(一)：0.0015 克氯化鉀、6mL 去離子水、38mL 無水乙醇、氨水(各為 3mL、6mL、9mL)。

得知，加入分別為 3mL、6mL、9mL 的氨水，粒徑大小約為 676±23nm、729±21nm、

859±22nm，由此方法可觀察到在越偏鹼性的環境下反應，氨水的量為 9 毫升時 可生成較大顆粒的二氧化矽球，不過氨水的量也不能過多，反而會加速反應進行 導致生成較小顆粒，此外，將溶液(二)以 0.5 mL/min 直接一次加入至溶液(一) 的方式導致反應不完全甚至會生成更小顆的二氧化矽球在大尺寸二氧化矽球表 面上，從而推論，要生成較大尺寸時，溶液(二)必續持續且緩慢滴加入至溶液(一)，

使一開始成核速度不要太快才容易成長大顆二氧化矽球。

圖 39. 大尺寸二氧化矽球之 SEM 影像：3mL 氨水

圖 40. 大尺寸二氧化矽球之 SEM 影像：6mL 氨水

38

圖 41. 大尺寸二氧化矽球之 SEM 影像：9mL 氨水

下圖 42 為本篇材料所使用之大尺寸二氧化矽球之 SEM 影像，綜合上述因素，

我們目標為生成大顆粒時，各溶劑是使用圖 41 一樣的比例，但把溶液(二)加入 至溶液(一)速率改為：前 30 分鐘為 0.3 mL/min，30 分鐘後再以 1 mL/min 加入，

滴入溶液(二)時不要一次快速加入，需緩慢連續地加入， 此粒徑大小約為 1003±47nm，從結果得知，滴入溶液的速度，確實會影響粒子成核速度和成長大 小，若是將一開始滴入速率控制慢一點，使成核粒子數少，就能得到較大顆粒的 矽球。

圖 42. 本篇材料所使用的大尺寸二氧化矽球之 SEM 影像

39

4-2 二氧化矽球表面改質(SiO

-NH

)

圖 43 為二氧化矽球表面改質 SEM 影像，粒徑大小約為 1024±61nm，改質 前後的粒徑大小幾乎是沒什麼變化。所以先經由 Zeta Potential 測試確認是否改質 成功，改質前的二氧化矽球表面為(-OH)，會帶負電荷，改質後表面為(-NH₂)，

帶正電荷，由我的測試結果表 3 得知均符合。

圖 43. 二氧化矽球表面改質 SEM 影像

Zeta Potential APTES APTMS

SiO₂ -65.55 -65.55

SiO2-NH2 -3.14 +21.26

表 3 二氧化矽球表面改質前後的 Zeta Potential 電荷測試

40

4-3 合成二氧化矽球/奈米金種

為了方便觀察表面金種、銀粒子結構，主要採用 SEM 影像來進行分析。從 圖 44 觀察到二氧化矽球表面上淡灰色就是金奈米粒子(金種)，是由金團簇本身 容易聚集而顯現出的結果。

圖 44. SiO₂@Au seed SEM 影像

4-4 合成二氧化矽球/奈米金種/奈米銀粒子

依據圖 45 至圖 48 結果得知，隨著銀的負載量提升，會漸漸由小顆的銀粒子 而形成較大的島狀銀，每顆銀粒子也從分散慢慢變成密集，甚至逐漸增厚形成接 近銀殼的形態。

圖 45. SiO

2@Au@Ag300 SEM 影像

41

圖 46. SiO

2@Au@Ag500 SEM 影像

圖 47. SiO

2@Au@Ag800 SEM 影像

圖 48. SiO

2@Au@Ag1000 SEM 影像

42

4-5 UV 圖譜

300 400 500 600 700 800 900 1000 0.0

圖 49. 二氧化矽球/奈米金種/奈米銀粒子紫外-可見光吸收光譜

4-6 ICP 定量

由表 4 可知，每組樣品的金種負載量大約都在 2﹪左右，此外，隨著銀的前 驅物溶液增加負載量也隨之提升，由 2.6﹪增加至 8.5﹪。

Sample Au weight precent Ag weight precent

1.SiO₂@Au 1.95% 0%

43

QE (Quantum efficiency)

EtOH

44

45

0.08

umole

SiO₂@Au@Ag500

umole

46

SiO₂@Au@Ag800

umole

47

QE (Quantum ef ficiency)

EtOH

Acetone 0.0041﹪

（8.6﹪）

48 能幫助乙醛產生，而隨著銀的乘載量增加至樣品 SiO2@Au@Ag1000，乙醇選擇 性為 52%、乙醛選擇性為 27%且總光子產生效率是全部樣品中最低的，可知銀