贵金属纳米结构的表面等离激元(Surface Plasmon,SP)因具有突破光学衍射极限、高度局域性和近场增强等光学性质,被广泛应用于光伏、光电探测、表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)和光催化等领域。且纳米颗粒的形貌、尺寸、表面缺陷、介电属性以及排列方式等因素会对其物理特性产生影响。银纳米颗粒具有优异的SERS活性及光催化性能,但在氧化性环境中化学稳定性较弱导致难以保存,阻碍其光学性质的充分发挥。此外,SERS衬底的均匀性也是影响SERS检测性能的重要指标之一。因此,研究如何制备出具有分散性良好的纳米颗粒衬底,提高衬底均匀性,是SERS衬底制备及光催化领域的关键研究课题,具有重要的应用研究价值。本论文通过探索制备金、银双金属纳米颗粒均匀阵列和石墨烯复合衬底,开展衬底在实现SERS及表面等离激元催化方面的应用研究。分别提出两种方法制备SERS衬底。第一种,使用液体界面自组装方法和保护-刻蚀方法制备“三明治”构型的金银合金纳米颗粒/石墨烯/金银合金纳米颗粒复合阵列衬底,并研究金属纳米颗粒尺寸和衬底层数对其SERS活性影响规律。第二种,使用蒸发自组装方法,制备金银核壳纳米棒水平阵列,通过改变十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分子浓度调控自组装阵列微观形貌。借助SERS系统实时监测衬底表面探针分子的SERS光谱变化,实现表面等离激元催化过程的原位监测,并分析其催化机理。主要研究内容如下:1.采用湿化学法制备金银合金纳米颗粒,在此基础上借助自组装方法、引入单层石墨烯等方式,在硅片上制备得到单层(金银合金纳米颗粒单层结构),双层(金银合金纳米颗粒/石墨烯复合结构),和三层(金银合金纳米颗粒/石墨烯/金银合金纳米颗粒复合结构)衬底;实验上选择罗丹明6G(Rh6G)作为探针分子,研究纳米颗粒尺寸、合金比以及层数对衬底SERS效应的调控规律。结果显示,衬底的SERS活性强烈依赖于合金颗粒类别、尺寸以及层数。且发现Rh6G分子的拉曼信号增强主要源于金属和石墨烯之间的电荷转移。相关研究结论说明所制备衬底在传感、光电检测等领域具有潜在应用价值。2.采用湿化学方法制备金纳米棒,在此基础上,使用原位生长方法合成金银核壳纳米棒;后续采用蒸发自组装方法,在硅片上制备有序排列的金银核壳纳米棒阵列;实验上选择4-硝基苯硫酚(4NTP)作为探针分子,通过观测衬底表面探针分子的拉曼光谱,实现对衬底表面等离激元催化反应过程的原位监测。研究发现,金银核壳纳米棒中银壳层的存在对衬底催化性能贡献显著,这为制备高效光催化衬底提供了可能途经。3.采用蒸发自组装方法制备金银核壳纳米棒水平阵列衬底,选择4NTP和4-氨基苯硫酚(4ATP)作为探针分子,借助显微共聚焦拉曼光谱仪原位监测衬底的表面催化反应,研究激发光功率对分子催化反应的影响。实验发现,提高激发光功率能够加速催化反应进程。另外,通过保护-刻蚀方法制备金银核壳纳米棒水平阵列/单层石墨烯复合衬底,选择4NTP作为探针分子,借助显微共聚焦拉曼光谱仪原位监测衬底的表面催化反应。结果表明,单层石墨烯能够促进衬底与探针分子之间的电荷转移,有效提升衬底的催化反应效率。