铜基纳米晶体的可控合成及其性能研究

发布时间：2018-01-05 01:30

本文关键词：铜基纳米晶体的可控合成及其性能研究　出处：《中国科学技术大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：金和银金属纳米晶体在可见光区或近红外区会表现出明显的局域表面等离子体共振性能,那么同样作为货币金属的铜,也可以在这些光区呈现出局域表面等离子体共振峰。此外,由于铜相比贵金属来说,价格相对低廉,因而,其各种形貌的纳米晶体在微电子和催化等领域也表现出广泛而重要的应用。铜纳米晶体可被大量制备,形貌可控且均一性极高,这为其在基础研究领域和其它方面的应用提供了极大的可能性。然而,当其暴露于空气中时,易被氧化,从而使它的合成变得复杂,进而限制了其应用。将另外一种或几种对空气表现惰性的金属(如,金、钯等)引入到铜纳米晶体的合成过程中,形成铜基纳米合金,常常可以解决这一问题。从另一方面来说,贱金属铜的引入,不但可以降低贵金属的用量,从而减少花费,而且往往可以改变金属纳米晶体的电子状态,从而使其表现出较高的活性或特殊的性能。因而,本论文的主要工作旨在合成一些铜基纳米合金,并综合运用多种调控方法,精心设计合成了一些结构。例如,低对称性的平面四角叉结构、原子利用率较高的超立方体结构。一方面,这些结构的合成拓展了基础研究领域的设计思路；另一方面,它们也在光学、催化等领域表现出了优越的性能。本论文共有四章,各章节内容简述如下：在第一章中,我们简单介绍了晶体生长理论及金属纳米晶体的几种合成路线,并通过实例说明一些实验参数对形貌调控的影响,以及如何利用这些效用去设计合成一些对基础理论研究有重要贡献的金属纳米晶体,或者根据一些高指数晶面或者分支结构在催化、光学等领域具有显著性能的特点来精心设计一些结构。在第二章中,我们首先介绍了几种利于分支结构形成的因素。其中,重点分析了动力学调控和核壳之间晶格不匹配这两种因素在晶种诱导生长过程中对纳米晶体生长的影响,并结合以上两种调控方法成功制备了低对称性的Pd@AuCu核-壳平面四角叉结构。通过简单调节钯晶种的用量,使这种平面四角叉纳米晶体的尺寸从33 nm到70 nm可调,进而实现了其面内偶极振动峰从可见光区到近红外区的范围内可调,并将其应用到表面增强拉曼光谱方面,获得了较高的增强因子。在第三章中,我们首先分析了框架结构形成过程中几种重要的影响因素。随后,我们描述了Pd@PdCu超立方体的制备过程,即首先利用晶种诱导法合成Pd@PdCu立方体,然后通过室温氧化刻蚀的方法得到了Pd@PdCu超立方体。我们详细分析了这种超立方体结构的构造、组成及在刻蚀前后金属表面的组成及价态变化,并探究了这种三维开放结构的纳米晶体在二氧化碳电还原方面的应用。在第四章中,我们展望了金属纳米晶体的应用前景,并从如何改进合成方法以及探究结构形成过程中各种形貌控制因素的作用机理方面,阐述了金属纳米晶体研究中存在的一些机遇和挑战。
[Abstract]:On the other hand , the introduction of copper - based nano - crystals can reduce the amount of noble metals , thus reducing the cost . In the second chapter , we introduce several kinds of metal nano - crystals which are beneficial to the formation of the basic theory .

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O78

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