金纳米结构具有优异的光学性能,近二十多年来受到研究者的极大关注。金能够激发表面等离激元共振,通过调节其形貌、尺寸和结构可以得到500-1000纳米以上范围内的连续吸收峰,同时金的生物相容性好,性质稳定,这些特点使其在表面增强拉曼散射、分子检测、医学成像治疗和化学催化方面有极其广泛和重要的应用。对金及其与其他材料的复合纳米结构的研究成为当下纳米科学与技术的热点领域。本文主要研究了金及其与半导体复合纳米结构的制备及光学性质,为上述相关应用提供了重要的参考。本文基于液相还原的方法制备了金纳米棒、金银核壳、金银合金空心壳层、金银合金管和金与半导体复合管等多种纳米结构,使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对相应结构进行了形貌和结构表征,使用紫外-可见光(UV-vis)吸收谱仪对相应结构进行了线性光学测试,并结合电磁学仿真手段对吸收光谱进行了研究,使用自搭的Z扫描系统对相应结构的非线性系数进行了测试。我们使用晶种诱导生长法制备出了单晶结构的金纳米棒,通过改变生长溶液中硝酸银的加入量控制金纳米棒的长径比。实验证明,硝酸银在金纳米棒的生长过程有不可或缺的作用,在不超过特定体积的情况下,增加硝酸银的加入量可以提高金纳米棒的长径比,但加入量过多则抑制金纳米棒的生长。我们结合CTAB双层模板诱导生长机制和银离子的欠电势沉积机制对该现象进行了解释。除硝酸银外,CTAB和四氯金酸的浓度对金纳米棒的形貌也有一定关系。我们还对不同长径比的金纳米棒进行了Z扫描测试,发现在特定强度和波长的激光照射的情况下,金纳米棒的非线性吸收强度受长径比影响,这是由于金纳米棒的非线性光学特性与表面等离激元共振引发的局域性电场增强有关。我们以金纳米颗粒为核心,通过在外层包覆银的方法制备得到了金核银壳结构(Au@Ag),并使其与四氯金酸发生Galvanic置换反应,最终得到了内部中空、壳层不完整的金银合金壳层结构(Au@AuAg)。通过UV-vis吸收谱的测试,发现随着腐蚀过程的进行,样品的吸收峰发生了红移,结合仿真分析,发现红移来自于空心结构的形成和合金中金元素比重的增加。通过Z扫描实验发现,金银合金空心壳层的形成会造成非线性吸收系数的变化,随着腐蚀过程的进行非线性折射与吸收系数同时增大。基于Galvanic置换反应的原理,以银纳米线为先驱模板与四氯金酸发生反应,制备得到金银合金(AuAg)纳米管。通过SEM和TEM对样品进行了形貌与结构表征,并分析了元素成分,确认了金银合金的存在。使用UV-vis吸收谱测试研究了样品的光谱特性,发现随着腐蚀过程的进行,金银合金纳米管出现了两个吸收峰并均出现了红移现象。通过仿真分析,发现红移来自于合金管管壁厚度的减小和金元素比重的增加。通过仿真手段研究了金银合金管的SPP (Surface Plasmon Polariton)传播特性,证实了在一定的入射光波长和管壁厚度情况下,SPP在金银合金纳米管中有较小的能量损耗。以金银纳米合金管为基础,与硫反应得到了金银合金与Ag2S复合(AuAg-Ag2S)管状结构,并继续与Cd(NO3)2发生阳离子交换反应得到了金银合金与CdS复合(AuAg-CdS)管状结构,通过SEM手段对样品进行了形貌和元素分析,确认了半导体成分的存在。