阳离子调控合成三维贵金属纳米网及其应用

发布时间：2022-01-04 16:57

　　贵金属纳米材料由于具有小尺寸效应、表面效应和光学效应而表现出特殊的性质,这不仅给基础科学领域的研究带来了新希望,而且在电子、光子学、催化、成像、传感、生物医学和治疗学等应用领域发挥了重要作用。然而,贵金属纳米材料在实际应用中,还有一些极重要的问题有待解决。一方面是缺乏制备可循环使用、具有可控结构特性的贵金属纳米催化剂的方法。另一方面,在无表面活性剂的条件下能得到性能优异的贵金属纳米材料,其中,使用阳离子来调控合成贵金属纳米材料的研究非常少。基于以上两点,本论文旨在设计一种快速、清洁的贵金属纳米材料合成的普适性方法,并成功合成了不同组分的三维纳米网状材料,结合材料本身的特性,探索材料在表面增强拉曼（SERS）原位监测催化反应以及电催化中的性能,主要研究内容及结果如下:1.设计了一种在无表面活性剂下,利用阳离子介导一步合成单金属纳米网的普适性方法,并成功合成了钯三维纳米网以及金三维纳米网。探讨了阳离子在合成三维纳米网结构中的作用,结果发现,阳离子通过静电吸附将纳米线组装为三维纳米网,价态不同的阳离子制备网络结构的能力不同,阳离子价态越高,制备网状结构的能力越强,而阴离子的存在可促进纳米粒子... 

【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１纳米材料合成中的表面活性剂，包括长链烃，聚合物，手性配体，多元竣酸，多羟基化??合物，阳离子表面活性剂和树状大分子

胶体纳米粒子的合成通常在溶液中进行。在表面活性剂的存在下，加入适当的??还原剂与分子金属前体，以稳定纳米颗粒的高能表面并保护纳米粒子使其免于聚??集。图１．２列出了粒子表面三种典型的表面活性剂构象，它们与分子结构密切相??关：（１）线性长链烃（例如ＯＡｍ，?ＯＡ，?ＣＴＡＢ）在颗粒表面上排列成阵列，??（２）缠绕于纳米粒子表面并且部分官能团与其表面相结合的无支链聚合物（例如??ＰＶＰ，ＰＶＡ），?（３）将纳米粒子包裹在内部空隙空间中的支化聚合物和树枝状聚??合物（如?ＰＡＭＡＭ，ＰＥＩ）。??Ｖ：：分二?＇雜，分，：二??ＡＢＣ??图１．２在纳米粒子（灰球）表面上的表面活性剂的空间构象：线性长链烃（Ａ）；无支化聚合??物（Ｂ）?＿■支化聚合物和树枝状聚合物（Ｃ）。蓝色三角形代表表面活性剂的锚定位置。（Ｎｉｕ??ａｎｄ?Ｌｉ?２０１３）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｐａｔｉａｌ?ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ?ｏｎ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ（ｇｒａｙ?ｂａｌｌ）?ｓｕｒｆａｃｅ：?ｌｉｎｅａｒ?ｌｏｎｇ－ｃｈａｉｎ??ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ?（Ａ），?ｕｎｂｒａｎｃｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ?（Ｂ），?ｂｒａｎｃｈｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ?ａｎｄ?ｄｅｎｄｒｉｍｅｒｓ?（Ｃ）．?Ｂｌｕｅ??ｔｒｉａｎｇｌｅ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｔｈｅ?ａｎｃｈｏｒｉｎｇ?ｓｉｔｅｓ?ｏｆ?ｃａｐｐｉｎｇ?ａｇｅｎｔｓ．?（Ｎｉｕ?ａｎｄ?Ｌｉ?２０１３）??表面活性剂在纳米颗粒的胶体合成中起到多种作用，而不是仅仅是作为稳定??剂。例如

物［Ｐｄ（ｎ）（ａｃａｃ）ｘ（０Ａｍ）ｙ］，然后加入甲醛以引发［Ｐｄ（Ｉ１）（ａｃａｃ）ｘ（〇Ａｍ）ｙ］的还原，随着与??Ｐｄ（ＩＩ）中心配位的油胺数量的增加，还原速率逐渐减慢。Ｐｄ纳米晶体的形状从多面??体变为动力学控制的片状结构（Ｎｉｕｅｔａｌ２０１１）。其具体变化过程如图１．３。??Ｐｄ（ａｃａｃ）２?—？?Ｐｄ（ａｃａｃ），（ＯＡｍ）ｙ?ｖ?．?￣＂??ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ?ｎｕｃ?丨?ｅａｔｉｏｎ?ｇｒｏｗｔｈ??ｆｏｒｍａｔｉｏｎ??Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｒｅａ?ｐｅｒ?ｕｎｉｔ?ｖｏｌｕｍｅ??—■丨丨丨丨?一?????■■丨??Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒａｉｎ?ａｎｄ?ｔｗｍ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｐｅｒ?ｕｎｉｔ?ｖｏｌｕｍｅ??參您Ａ令??Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?ｏｌｅｙｌａｍｔｎｅ?ｑｕａｎｔｉｔｙ??Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｐｅｒ?ｕｎｉｔ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｒｅａ??图１．３?Ｐｄ?ＮＣｓ的形成机理以及由ＯＡｍ介导的材料形貌变化示意图。??（Ｎｉｕｅｔａｌ?２０１１）??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｐｄ?ＮＣｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈａｐｅ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ??ｍｅｄｉａｔｅｄ?ｂｙ?ＯＡｍ．?（Ｎｉｕ?ｅｔ?ａｌ?２０１１）??表面活性剂的另一个重要作用是它们在特定晶面上的选择性吸附


本文编号：3568714