基于离子交联型聚合物的金属纳米簇的制备及表征

发布时间：2018-01-11 03:01

  本文关键词：基于离子交联型聚合物的金属纳米簇的制备及表征　出处：《湖北工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：作为一种新型的团簇材料,金属纳米簇的小尺寸及独特原子排布赋予其优越的光、电、磁及催化性能。其劣势在于制备困难,不易保存且在剧烈的反应条件下很难形成尺寸小、分布均匀及稳定的金属纳米簇。一种优良的制备方法将极大推动其在实际中的应用。本论文首次于温和的反应条件下,以离子交联型聚合物(简称离聚物)为前驱体制备金属纳米簇并对其进行表征。离聚物为在大分子链上含有少量(≤10 15 mol%)与非离子主链共价相连的离子侧基、而这些离子基团又部分或全部与反离子络合形成盐的一类聚合物。已有报道以离聚物为前驱体成功合成半导体量子点,然而金属纳米簇的类似合成相对困难且实验过程不易掌控,尚未有学者研究以离聚物为前驱体制备金属纳米簇。离聚物中能够形成离子富集的离子簇,为金属纳米簇的还原提供独特的纳米尺寸反应室;其外围密集包覆的聚合物链段能有效防止纳米簇相互聚集。而如何在温和条件下,还原出不易还原的金属离子为本工作的最大难点。主要研究内容如下:(1)于黑暗、室温及无强还原剂的条件下,以离聚物为前驱体于溶液中制得金属纳米簇,并借助透射电子显微镜、X射线衍射仪、荧光分光光度计、紫外可见光分光光度计及红外光谱仪对金属纳米簇微观形态、结构及光学性能进行表征。测得所合成Ag0纳米簇的直径仅为约4.5 nm且具有优异的光学性能,Pd0纳米簇仅为约2.7 nm;两者尺寸分布均较均匀。还原后的Ag0及Pd0纳米簇(表面)均以桥联的形式与甲基丙烯酸甲酯 甲基丙烯酸共聚物(MMA MAA)中的羧基氧原子配合,从而MMA MAA链段因化学作用有效地吸附于纳米簇表面起到保护作用。(2)设置多个对照实验对还原机理进行探讨。发现离聚物因其离子簇在溶液中发生分子内的聚集,使其产生溶胀活化作用,配合甲醇的微弱还原作用,从而使还原反应顺利进行,导致金属纳米簇产生。同时,测得还原过程中簇及簇内晶粒尺寸随反应时间基本不变,表明金属纳米簇未过分生长且团聚现象较弱。(3)由银盐及钯盐离聚物溶液中离子簇的结构进行外推。根据实验现象发现:于溶液中,离子簇为分子内多聚体结构,其因聚合物链溶胀而活化。由离子簇内部配位结构及特性探讨该方法对其它金属纳米簇的制备可行性,推测:当反离子为Au3+、Pt4+或Rh3+等过渡金属离子时,溶液还原反应可以发生;而当反离子为Cd2+、Ca2+或Zn2+等负标准电极势离子时,溶液还原反应则难以发生。
[Abstract]:As a new type of cluster material, the small size and unique atomic arrangement of metal nanoclusters give them excellent optical, electrical, magnetic and catalytic properties. It is not easy to preserve and it is difficult to form a small size under severe reaction conditions. Metal nanoclusters with uniform and stable distribution. A good preparation method will greatly promote their application in practice. This paper is for the first time under mild reaction conditions. Metal nanoclusters were prepared and characterized using ion-crosslinked polymers (ionomers) as precursors. The ionomers contain a small amount (鈮，

本文编号：1407823